有机太阳能电池因其轻质、柔性、可溶液加工等优势，在便携式电子和光伏建筑一体化等领域展现出巨大潜力。实现从实验室小面积器件向大面积、柔性模块的高效、高良率转化，是其产业化的关键挑战。界面质量与活性层形貌均匀性在大面积和柔性器件中尤为重要，传统热退火等后处理工艺常导致界面应力积累、相分离不均，且与柔性基底和快速规模化生产不兼容，严重制约了器件性能和稳定性的同步提升。

针对上述问题，近日课题组开发了一种普适性的真空诱导界面压实策略。该方法通过在关键制备环节施加受控真空负压，在无需热退火或溶剂退火的温和条件下，促进分子致密堆积、消除界面空隙，实现了平整、致密且层间结合力强的多层膜结构。基于该策略制备的刚性和柔性有机太阳能电池，分别获得了20.51%和19.13%的能量转换效率，并在大面积模块中取得了突破性进展。

该工作首先对比了真空诱导界面压实与传统热退火的工艺差异及对光学性能的影响（图1）。紫外可见吸收光谱表明，相较于传统热退火，真空诱导界面压实处理使L8-BO受体的吸收峰显著红移17 nm，吸收系数增强且斯托克斯位移减小，表明分子刚性增强、有序堆积提升。

图1 工艺示意图、分子结构及光学性质

光伏性能表征结果显示（图2），基于真空诱导界面压实策略的刚性小面积器件实现了20.51%的效率，且该策略在1.0 cm2及15.7 cm2模组中均展现出优异的效率保持和规模化生产潜力。电荷动力学分析进一步证实了其更平衡的载流子迁移率和抑制的复合损失。

图2 有机太阳能电池的光伏性能与电荷动力学

形貌与分子堆积表征（图3）显示，真空诱导界面压实处理后的薄膜具有更平整的表面形貌，掠入射广角X射线散射结果则证实其促进了更紧密的π-π堆积与更高的结晶度。

图3 形貌与分子堆积表征

界面扩散与柔性器件表征（图4）表明，真空诱导界面压实策略显著增强了界面分子互扩散，柔性器件效率达19.13%，且在机械弯曲和光热老化测试中表现出更优的稳定性。

图4 界面扩散、柔性器件性能与稳定性

通过剥离测试和纳米划痕实验（图5），直观证实了真空诱导界面压实处理后各功能层界面结合力的显著增强。

图5 界面力学及粘附性测试

纳米力学性能分析（图6）则揭示，真空诱导界面压实策略在维持薄膜适度软化的同时增强了界面粘附力，有助于应力耗散，从而赋予器件卓越的机械鲁棒性。

图6. 不同层的纳米力学性能

综上所述，该工作创新性地提出了真空诱导界面压实这一简单、高效的界面与形貌调控策略，系统揭示了其在提升分子堆积有序性、增强界面结合力及优化电荷传输方面的关键作用。该策略不仅助力实现了高性能刚性与柔性有机太阳能电池，更展示了其在大面积模组制备中的优异普适性和规模化潜力，为推动有机光伏技术的产业化应用提供了新的技术路径。

该研究成果以"Vacuum-induced Interfacial Compaction for Scalable Fabrication of High-performance Organic Solar Cells"为题，发表于国际知名期刊Nature Communications。论文第一作者为课题组博士生汪思颖，共同第一作者为硕士生丁汝雪，通讯作者为课题组黄辉教授与中国科学院大学蔡芸皓副教授。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-70579-w