Nat. Mater.：具有优异反向偏压稳定性的钙钛矿-有机叠层太阳能电池|偏压|叠层|太阳能电池|钙钛矿|隧穿

薄膜太阳能电池的工业化部署在反向偏压下面临挑战，尤其是钙钛矿材料因其较差的反向偏压稳定性而成为瓶颈。与此同时，有机太阳能电池在反向偏压下的特性仍未被充分探索。

本研究宁波大学黄利克、香港科技大学吴佳莹、北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松、香港理工大学任志伟和李刚等人首先揭示了有机太阳能电池中的反向隧穿机制，该机制从根本上由体异质结中的深陷阱态主导，从而在反向偏压下引发可逆/不可逆击穿。在此基础上，我们通过抑制给体-受体互混区域中孤立受体团簇的形成来调控深陷阱态，成功制备了具有优异不可逆击穿电压（超过-35 V）的高性能有机太阳能电池。此外，通过利用具有抑制反向隧穿的有机子电池对钙钛矿进行战略性保护，n-i-p结构的钙钛矿-有机叠层太阳能电池在承受-40 V反向偏压后仍能保持超过90%的初始效率。

这些叠层器件在-20 V下持续应力测试12小时、以及在-4.5 V下持续2,000小时后，分别保持了90%和97%的初始效率，性能优于所有现有的薄膜太阳能技术。在可扩展的钙钛矿-有机叠层太阳能电池小组件中，我们进一步验证了其在阴影条件下的优异反向偏压稳定性。

研究亮点：

揭示有机太阳能电池反向击穿机理：首次系统阐明有机太阳能电池在反向偏压下的失效机制，指出体异质结中深陷阱态（源于孤立受体团簇）介导的反向隧穿电流是导致可逆/不可逆击穿的根本原因。
实现超强反向偏压耐受的有机电池：通过调控三元共混物（PM6:BTP-eC9:PY-IT）的微观形貌，有效抑制孤立受体团簇，将有机太阳能电池的不可逆击穿电压提升至超过-35 V，创下该领域新纪录。
构筑超高反向偏压稳定性的叠层电池：利用高性能有机子电池作为“保护层”，成功制备n-i-p结构钙钛矿-有机叠层电池。该器件在-40 V极端反向偏压下效率保持率超90%，在-20 V下连续工作12小时、-4.5 V下连续工作2,000小时后，效率保持率分别达90%和97%，远超现有薄膜光伏技术。