李耀文&李永舫最新Nat. Rev. Clean Technol.：有机光伏电池的效率、稳定性与规模化应用(李耀文少将)|科技 |nat |李永舫 |Rev |技术 |效率

李耀文&李永舫最新Nat. Rev. Clean Technol.：有机光伏电池的效率、稳定性与规模化应用(李耀文少将) ypxx.net

近年来，苏州大学李耀文、陈海阳团队联合中国科学院化学研究所李永舫院士团队针对有机光伏电池（OPVs）开展了一系列系统性研究，有效推动了该领域的技术迭代与产业化进程。目前，有机光伏电池经权威认证的光电转换效率已突破21%，整体性能达到可商业化应用的技术水平。本文结合上述团队的代表性成果及领域整体研究进展，围绕效率优化、长期工作稳定性、规模化制备工艺与制造成本四大核心维度展开综述，系统梳理活性层材料设计、添加剂精准调控、自组装界面修饰层构筑、合成复杂度管控等关键技术策略，阐明分子构型、聚集行为、界面能级匹配及材料成本四大核心要素协同决定有机光伏器件的光电性能与长期衰减规律。

有机光伏器件的稳定性衰减机制贯穿材料本体、本体异质结微观形貌及底层界面三大关键层级，多维度稳定性限制因素相互耦合、共同作用，表明真实工况下必须开展体系级多因素协同调控，仅靠单一参数优化难以从根本上解决器件稳定性短板。为推进有机光伏电池从实验室原型走向实际应用，行业已逐步搭建绿色化制备体系，实现了厚膜适配制备、流体动力学可控涂布、机械柔性优化及半透明器件结构创新。现阶段，科研人员已成功制备出面积超10 cm²、光电转换效率≥15%的大面积有机光伏组件，充分验证了该技术规模化量产的可行性与工艺稳定性。

随着材料改性、界面工程、器件结构创新及低成本设计等多领域技术的协同突破，有机光伏电池的应用场景持续拓宽，可有效适配可穿戴电子设备、室内弱光能量收集、光伏建筑一体化及农光互补系统等新兴领域。当前，有机光伏领域的发展逻辑已发生根本性转变，彻底摆脱了单一追逐光电转换效率纪录的研发模式，逐步形成技术体系完善、落地路径清晰的产业化研发体系。这一重要转型，离不开李耀文、陈海阳、李永舫团队在分子精准设计、微观形貌调控、界面工程优化及规模化制备工艺方面的系统性技术突破。现阶段，有机光伏效率已迈入商业化适配区间，领域核心挑战聚焦于多目标协同优化，即在持续提升光电转换效率的同时，兼顾器件长期工作稳定性、规模化量产能力与低成本材料开发。由此构建的效率—稳定性—可规模化—成本一体化评价体系，已成为衡量有机光伏技术产业化成熟度的核心标准。

梳理领域现有研究成果，可总结出有机光伏技术发展的三大核心规律。首先，器件光电转换效率仍有可观的提升空间，通过精准调控电子结构、分子聚集行为与电荷输运通道，可持续挖掘器件光电性能潜力。但材料创新需与工艺、结构优化深度绑定，只有将新型材料体系开发与多尺度相分离调控、结晶动力学优化、长期形貌稳定性设计有机结合，才能最大限度发挥材料性能优势。同时，高性能分子设计必须综合权衡合成复杂度、提纯难度与原材料成本，仅依靠复杂分子结构实现的超高效率峰值，无法直接落地为可规模化量产的产业化技术。

其次，界面层的功能定位已实现迭代升级，不再是传统器件中被动的导电接触结构，而是调控电荷抽取效率、维系机械结构完整性、提升化学稳定性的核心设计单元，在柔性、半透明有机光伏器件中，界面工程的优化价值更为突出，是兼顾器件柔性特性与长期工作稳定性的关键核心。

最后，制备工艺科学是打通实验室基础研究与工业化量产的核心纽带。基于流体动力学的精准涂布工艺、逐层沉积技术及绿色溶剂加工方案，已从传统的辅助优化手段升级为器件设计的核心环节，可有效保障大面积光伏器件的性能均匀性与实验可重复性。依托品质因数（FOM）与综合品质因数（i-FOM）量化评价方法，行业建立了标准化评估体系，能够定量验证高效率器件与低合成成本、高工作稳定性、可量产工艺的兼容性，为技术产业化迭代提供了坚实的数据支撑。

相较于传统硅基光伏，有机光伏电池在传统光伏技术存在固有局限的场景中具备独特应用优势。各类新兴应用场景并未弱化对光电转换效率的要求，而是将高转换效率纳入性能、可靠性、器件集成性三位一体的综合评价体系。在低光强、窄光谱的室内弱光工况下，有机光伏电池凭借优异的弱光捕获效率与灵活的形态适配性，综合性能优于传统硅基光伏器件。半透明有机光伏（ST-OPV）可应用于光伏建筑一体化（BIPV）领域，可制备兼具发电功能、视觉舒适度、色彩还原度与建筑美学价值的发电采光窗。同时，依托精准的光谱筛选特性，半透明有机光伏可适配农光互补系统，在稳定发电的同时保障农作物正常生长，实现光伏产业与现代农业融合发展。此外，凭借优异的机械形变适配性、轻量化结构与人体适配的集成特性，有机光伏电池在可穿戴、曲面柔性电子设备领域具备不可替代的应用价值。

当前，有机光伏技术已进入产业化攻坚的关键阶段，高效率认证体系日趋完善，器件稳定性衰减机理逐步明晰，规模化制备工艺日渐成熟，低成本分子设计体系持续优化，效率层面的技术成熟度已完全支撑领域开展应用导向的产业化布局。仅依靠传统器件的小幅迭代优化，难以充分释放有机光伏的多场景应用潜力，亟需搭建完善的产业化配套体系。其中，标准化稳定性测试规范、可规模化封装技术、兼顾环境与经济效益的全生命周期评估，是加速技术商业化落地的核心基础。与此同时，简化材料合成路线、开发低成本新型材料体系、统一FOM/i-FOM指标报道标准，能够高效筛选兼具高效率与工业适配性的优质材料体系。

在未来技术迭代中，高通量实验、数据驱动的智能化研发模式将成为领域核心攻关手段。依托人工智能、机器学习技术，可实现新材料挖掘、光伏油墨配方开发、微观形貌预测、工艺参数精准优化的全流程赋能。该类智能化工具可高效解析有机光伏多维复杂的设计空间，快速筛选兼顾效率、稳定性、可量产性与成本的稳定材料体系及最优工艺窗口，大幅缩短研发周期、降低研发成本。

总体而言，有机光伏技术的产业化落地，核心在于开发高效、可靠、可量产、低成本且适配多场景的定制化光伏解决方案，以此完善现有可再生能源体系。领域研发思路从单一追逐效率纪录，转向体系化、数据驱动、成本可控的综合优化设计，将推动有机光伏技术走出实验室，发展为可持续能源领域的变革性核心技术。未来，依托李耀文、陈海阳、李永舫等核心科研团队的持续攻关，有机光伏技术将不断突破性能与工艺瓶颈，持续拓宽产业化应用边界，为新能源产业高质量发展提供重要支撑。