分子取向是共軛自組裝單分子層（SAMs）的關鍵特征，近期顯著推動了有機光伏（OPVs）領域的發展。然而，這些定向排列及其對光電性能的影響機制仍不明確。鑒于此，浙江大學Lijian Zuo、Zijian Hong、廈門大學Weihua Tang、浙江理工大學Yuhui Yang等精確設計了三類代表性取向的SAMs：邊緣取向（BCZ-1）、傾斜取向（4PACz）和面取向（BCZ-2）。通過和頻振動光譜和第一性原理計算，這些取向特征得到嚴格驗證。
本文要點：
（1）研究發現分子取向與器件性能存在明確關聯：邊緣取向的BCZ-1在電極法線方向呈現最大偶極矩，且具有致密均勻的表面覆蓋。這些特性共同促使其產生最強的功函數提升效應，實現超快空穴提取和最低界面載流子復合。
（2）基于D18:L8-BO活性層的BCZ-1器件最終獲得19.93%的冠軍效率，這是目前二元體異質結OPVs報道的最高值之一。此外，BCZ-1因其優異的放大制備兼容性和器件儲存穩定性，展現出巨大應用潛力。該研究為SAMs取向行為提供了深層認知，為突破OPVs效率極限開辟了新途徑。
Y. Kong, W. Wang, X. Guo, Y. Yang, T. Chen, X. Zheng, W. Yu, Y. Wang, M. Wang, Y. Hu, C. Xu, Y. Wu, D. Wang, Z. Hong, W. Tang, H. Chen, L. Zuo, Decoding the Role of Molecular Orientation in Conjugated Self-Assembled Monolayers for High-Performance Binary Organic Photovoltaics Approaching 20% Efficiency. Adv. Mater. 2025, 2501117.
https://doi.org/10.1002/adma.202501117
