有机太阳能电池可以设计成多层结构，包括：光活性层、电子传输层和空穴传输层等。这些多层结构可以改善电荷分离和传输，提高电池效率。电池中的界面层（例如：电子传输层和空穴传输层）的选择和设计对电荷分离和电流传输至关重要。界面工程是有机太阳能电池中的一个关键领域，它涉及电池内不同材料之间的接触界面的设计和优化，以确保有效的电荷分离和传输。界面工程在提高有机太阳能电池性能和效率方面发挥着重要作用。这一领域的研究和创新持续推动着有机太阳能电池技术的进步。

空穴传输层位于活性层和阳极之间，用于促进空穴的传输，同时抑制空穴和阴极之间的反向流。选择合适的空穴传输层材料至关重要。目前最常用的空穴传输层为导电聚合物PEDOT:PSS[聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸盐）]，其具有导电、光学透明、可溶液涂布等优点，在众多领域被广泛应用。PEDOT:PSS的性质与其结构相关联：在PEDOT:PSS中，PEDOT起导电作用，处于氧化态，带正电；PSS为抗衡离子，带负电，分子量大，与PEDOT之间存在库伦相互作用，辅助PEDOT分散在溶液中，抗衡离子PSS直接影响了PEDOT:PSS分散液的性质。PEDOT:PSS分散于水中，水的表面张力大，导致分散液配方的浸润性差；酸在水中电离常数大，导致分散液酸性强；在成膜之后，PSS也易于吸湿，影响器件的稳定性。在有机光伏电池中，PEDOT:PSS承担空穴收集的任务，对器件性能起关键作用。然而，PEDOT:PSS存在以下不足：酸性强、易于吸湿、在活性层表面浸润性差，这些缺点限制了有机光伏电池的效率和稳定性。PEDOT:PSS的上述问题长期被有机光电子领域所关注，但目前尚未有理想的解决方案。

利用含钼半导体材料（Molybdenum-Containing Semiconductors，MCSs）对PEDOT:PSS进行掺杂改性已被证明是改变表面能和改善成膜性的有效手段。然而，MCSs对PEDOT:PSS内在特性的影响却很少被讨论。这限制了此类MCS-PEDOT:PSS层的广泛应用，也使得人们很难进一步探讨其对有机太阳能电池性能的影响。

针对以上问题，我院薄膜光伏团队系统地研究了两种含钼半导体材料，即三氧化钼（MoO₃）和二硫化钼（MoS₂）分别对PEDOT:PSS空穴传输层内在特性的影响。结果显示，MCSs诱导PEDOT:PSS聚集模式、组分含量与能级排列产生变化。聚集模式形成易导电的结构，组分含量影响PEDOT:PSS溶液的酸性，而能级变化增强PEDOT:PSS薄膜电子阻挡能力。这些综合特性协同作用提高了二元有机太阳能电池的效率，在PM6:Y6与PM6:L8-BO中分别达到了18%与18.9%的冠军效率。我们的研究结果为优化设计空穴传输层以制造高效率的二元非富勒烯有机太阳能电池提供了宝贵的实验依据。

相关研究成果发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上，题为"18.9% Efficiency Binary Organic Solar Cells Enabled by Regulating the Intrinsic Properties of PEDOT:PSS"。广西大学为第一通讯单位，相关工作得到“国家自然科学基金（面上项目）”“广西自然科学基金（杰出青年科学基金项目）”“广西自然科学基金（重点项目）”和“广西大学高层次人才科研项目基金”等项目经费的大力支持。

论文作者：赵斌（2021级硕士生），Sein Chung（博士，韩国），张敏（副教授，淮北师范大学），韦武宁（2021级硕士生），朱朝锋（2021级博士生），邓承浩（助理教授），Kilwon Cho（教授，韩国浦项科技大学），阚志鹏（通讯作者）。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202309832