香港理工大学(理大)的研究人员使用有机太阳能电池(OSC)(也称为聚合物太阳能电池)实现了19.31%的突破性功率转换效率(PCE)。这种卓越的二进制OSC效率将有助于增强这些先进太阳能设备的应用。

PCE是给定太阳辐射产生的功率的量度，被认为是光伏(PV)或太阳能电池板在发电中性能的重要基准。理大研究人员的效率提高了19%以上，构成了二元OSC的记录，二元OSC在光活性层中有一个供体和一个受体。

研究团队由理大能量转换技术讲座教授及钟思彦爵士可再生能源讲座教授李刚教授带领，以1，3，5-三氯苯作为结晶调节剂，发明了一种新型的OSC形貌调控技术。这项新技术提高了 OSC 的效率和稳定性。

该团队开发了一种非单调中介状态操纵(ISM)策略来操纵本体异质结(BHJ)OSC形态，同时优化非富勒烯OSC的结晶动力学和能量损失。与传统溶剂添加剂基于薄膜中过度分子聚集的策略不同，ISM策略促进了更有序的分子堆积和有利的分子聚集的形成。结果，PCE显着增加，并且不希望的非辐射复合损失减少。值得注意的是，非辐射复合会降低光的产生效率并增加热损失。

研究小组的研究结果在发表在Nature Communications上的研究“19.3%二元有机太阳能电池和非单调中间状态转换实现的低非辐射复合”中有所描述。将太阳能转化为电能是实现可持续环境的一项基本技术。尽管OSC是具有成本效益地利用太阳能的有前途的设备，但如果它们要在实际应用中广泛使用，则必须提高其效率。

李教授说：“研究的挑战来自现有的基于添加剂的基准形态控制方法，这些方法遭受非辐射复合损耗，从而降低由于过度聚集而导致的开路电压。研究小组花了大约两年的时间设计了一种非单调ISM策略，以提高OSC效率并降低非辐射复合损失。该研究的发表有望激发OSC研究。

李教授说：“新发现将使OSC研究成为一个令人兴奋的领域，这可能会在便携式电子产品和建筑集成光伏等应用中创造巨大的机会。当低成本单结OSC能够实现超过20%的PCE，以及更稳定的性能和其他独特的优势，如柔韧性、透明度、拉伸性、重量轻和颜色可调时，新的大门将打开。

自9年以来，李教授连续2014年被评为高被引研究员，这证明了他对全球研究的重大影响。自2005年以来，他对聚合物太阳能电池研究的开创性贡献为可印刷太阳能的发展带来了可持续的影响，并得到了全球认可。

李教授说：“最新研究表明，在PCE超过0%的二进制OSC中，非辐射复合损耗创纪录地低至168.19 eV。对于我在过去二十年中对OSCs进行的长期研究来说，这是一个非常令人鼓舞的结果。我们已经实现了更好的OSC效率，这将有助于加速太阳能的应用。