上海交大团队研发单结有机太阳能电池，单结器件效率达19.6%( 二 ) “据我所知

另一点，该研究也解决了领域内的重要难题。有机薄膜太阳能电池是一类激子电池，由于有机半导体材料的介电常数较低，同时迁移率也不高。所以，激子解离和电荷传输过程中有一定的复合损失。
按照该团队设计的双纤维形貌框架，刘烽对这些问题进行了探索和优化。同时，他们在研究中通过对相区的激子扩散长度、以及载流子扩散长度进行系统优化，基本做到了如下两点：相区尺度与激子扩散长度匹配、以及载流子扩散距离与薄膜厚度匹配。这也是课题组在现有可操控参数上能够想到的性质调控方案。
此外，该团队也对共混相尺寸和性质进行了相应研究，并通过对比一系列不同的材料体系，去建立较为广泛的构效关系。最终得到的一个核心认识是，必须努力做到形貌因子与光电性质因子相匹配，以此来提升对光子的有效利用。
当然，这看上去是光伏研究中老生常谈的事情，但是要在跨体系、跨形貌系统下形成一致性结论还是相当困难的。

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（来源：NatureMaterials）
“这也得益于我们一贯的研究方法，近几年由于各种高效率材料不断涌现，我们对材料性质、形貌特点对器件效率的影响一直很困惑，主要在于影响因素特别多。（而）我们较早开始使用多维参数关联的研究方法分析各种体系，形成了一些新的认识，在这个工作上，这些早期的研究基础发挥了重要的作用。 ”刘烽表示。
总的来说，双纤维多尺度形貌的建立、以及在这种形貌框架下激子和载流子传输性质的匹配，可保证激子的有效扩散和载流子的高效传输，从而实现激子和载流子的最大化利用，这对今后的研究工作具有一定的参考价值。
近日，相关论文以《通过精细的双纤维网络形态实现效率超过19%的单结有机太阳能电池》（Single-junctionorganicsolarcellswithover19%efficiencyenabledbyarefineddouble-fibrilnetworkmorphology）为题，作为2022年第6期封面文章发表在NatureMaterials上[1] ，上海交大刘烽教授、北航孙艳明教授、帝国理工颜骏博士担任共同通讯作者，朱磊、张明、徐锦秋担任共同第一作者。

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图|相关论文（来源：NatureMaterials）
另据悉，该工作不仅报道了如何利用双纤维网络策略构筑高效有机薄膜光伏器件，同时对薄膜形貌和器件物理进行了深入的研究。研究中，刘烽等人利用多种表征手段结合，证实并量化了双纤维网络的形貌特征，并通过光物理和器件物理解释了双纤维网络形貌的优势。

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图|朱磊（来源：朱磊）
审稿人对该工作全面、细致的研究也给予了肯定，有评价如下：“该手稿对形貌，器件物理和光物理进行了全面细致的研究”“在器件效率的突破和薄膜形貌的认知方面获得了巨大的进步”“光电模拟及其与测量的光伏参数的量化分析是非常有价值的，提高了手稿的质量” 。
“这一块我们是幸运的”

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据介绍，多年来该团队一直围绕有机光伏薄膜活性层形貌开展相关研究工作，近几年开始着手光电过程、器件测量、非平衡态成膜和形貌定量的交叉研究。
其较早地认识到，双相双连续形貌调控非常困难，故开始从结晶调控的方向上进行尝试，不久前也发表了几篇相关论文[2] 。而对于双纤维相的尝试，最早从2018年开始。