首页.久久游戏娱乐平台.首页我们ASN/MVC团队已于2021年5月31日隆重推出一个新的专栏：WILEY · 争鸣，并在过去10天时间内受到了广泛的关注。截至昨天，我们已经完成了第一期一至八部分内容的发布。在此，我们将对参与我们专栏的所有研究学者们的观点进行总结，最后得到以下十个关键问题（大致按被提及的次数进行排序）：

　　-- 呼吁同行共同来制定稳定性测试的标准 (光源、测试温度、湿度等)，建议将稳定性数据作为发表工作中的标准表征数据。

　　-- 非稠环受体材料的开发；简化材料合成步骤; 开发廉价稳定可溶液加工的非金属电极等

　　虽然随着稠环受体的出现，有机光伏电池的效率获得了大幅度的提高，实验室小面积单结电池的最高效率达到了18%左右，但这些高效率的电池基本上是基于最近两年出现的Y系列受体材料和少数几种聚合物给体材料。这些给体聚合物和稠环受体材料的合成都非常繁琐，制备成本很高，如果将来在实际中应用，可能在成本上缺乏竞争力。我目前在思考同时也是我们课题组探索的一个问题是：我们能不能设计出简单易合成的受体材料来代替目前高效率的稠环受体分子？为解决这个问题，我们需要思考设计什么样结构的受体分子才能达到这个目标，我们需要进一步探索结构与性能关系，通过分子设计来调控受体分子在活性层中的聚集行为，进而实现对活性层形貌的调控。我们在2017年提出了采用分子内的非共价相互作用来代替化学键来构筑受体分子，现在我们组合成的完全非稠环受体的光伏效率也可以达到13%以上，但与目前高效率的稠环受体还有一定的差距。其原因是目前国内研究稠环受体的课题组非常多，但对非稠环受体的研究相对还比较少，我相信随着对非稠环受体的研究的深入，非稠环受体的光伏效率一定还能进一步大幅提高。

　　有机光伏领域还有很多需要解决的关键科学问题，如电池的稳定性、大面积制备、适合产业化的非卤溶剂加工的材料体系仍然很缺乏，等等。但我自己主要关心的是材料的低成本制备，这需要深刻理解分子结构、聚集态结构与光伏性能的内在关系，才有可能设计出结构简单、易制备、且效率高的光伏材料。

　　近五年来，有机太阳能电池领域得到了迅速的发展，其最高验证效率已由2016年的11.5%提高到了目前的 18%。从目前的发展势头看，有机太阳能电池的效率还会进一步提高，甚至在将来有机会达到单晶硅电池的水平。但与已经大规模产业化的单晶硅电池相比，有机太阳能电池的稳定性仍然是一个非常巨大的挑战。

　　有机太阳能电池在使用过程中，需要考虑到其自身的稳定性（亚稳态形貌以及电极金属离子的扩散）；对热的稳定性（工作温度大约85摄氏度）；对太阳光的稳定性（主要考虑紫外光）；对水和氧的稳定性等等。目前的器件封装技术基本可以解决水氧稳定性的问题，因此我们主要讨论自身稳定性、热稳定性和光稳定性。以下是针对如何提高有机太阳能电池稳定性的一点点思考和想法。

　　（1）开发功能性的第三组份以提高器件形貌稳定性、热稳定性。在器件活性层中引入具备特殊官能团的有机小分子、聚合物或者无机材料，通过在分子间构筑较强的化学相互作用（如共价键、配位键、氢键等）或物理相互作用（如聚合物缠结、分子取向、分子堆积、结晶等）来减弱分子的运动能力，最终提高器件在工作时的形貌稳定性、热稳定性。

　　（2）提高聚合物的玻璃化转变温度以提高器件热稳定性。使用玻璃化转变温度较高（如130摄氏度）的给体聚合物或受体聚合物构筑有机太阳能电池，以减弱聚合物的链段运动能力，提高器件在工作时的热稳定性。

　　（3）开发有效方法去除活性层中残留溶剂及溶剂添加剂以提高器件形貌稳定性。开发简单、快速、有效的方法去除在活性层成膜后仍残留的溶剂及溶剂添加剂；或者开发基于较低沸点溶剂、无添加剂加工体系的高性能有机太阳能电池。在无残留溶剂及溶剂添加剂的活性层中，其分子活动空间（活动能力）较小，可具备更佳的形貌稳定性。

　　（4）开发新型的传输层或引入额外的薄层材料以减弱电极金属离子的扩散。使用对金属离子（特别是银离子、铟离子）阻挡能力较强且能级、迁移率适宜的金属氧化物、聚合物、有机小分子或二维材料作为传输层；或者在传输层和金属电极之间引入额外的薄层材料，在不影响器件载流子抽取的前提条件下阻挡金属离子的扩散。

　　（5）设计烷基侧链“可清除”的给受体分子以提高器件光稳定性。给受体分子上烷基侧链的存在有益于活性层的溶液加工，但同时会引入大量的光氧化反应活性位点，不利于器件对紫外光的稳定性。设计烷基侧链“可清除”的给受体材料，使用较温和的方法在活性层加工完成后“清除”给受体分子上的烷基侧链，以提高器件光稳定性。

　　（6）开发功能性的涂层以提高器件光稳定性。在器件的光入射面加上一层能大量吸收紫外光（400 nm）并同时具备较高荧光量子产率的涂层。这个涂层可以加在玻璃表面或者ITO/ZnO表面，这取决于该涂层的能级、厚度、导电性等参数。使用该思路，大量的紫外光被屏蔽将有益于器件光稳定性的提升。同时，由于该涂层产生的荧光在可见光区，这也有潜力提高有机太阳能电池的短路电流密度。

　　(1)有无可能实现理论、材料、器件等进一步的突破，将有机光伏电池的性能提升至单晶硅、钙钛矿电池等传统无机太阳电池相当的水平；

　　(2) 适于大面积印刷加工的有机光伏材料体系、器件的研究。当前有机光伏高效器件的报道大多是基于实验室小面积器件，目前这些报道的高效材料体系、器件的稳定性、加工方法是否适合大面积印刷加工的方式，是否能够满足未来应用的需求，直接影响着有机光伏整个应用前景。

　　有机太阳能电池近些年获得了飞速的发展，尤其是宽带隙的聚合物给体材料和窄带隙的非富勒烯受体材料的开发极大地促进了器件效率的提升，同时也为提高器件稳定性提供了新的契机。小分子受体材料Y6的发表以及后续的工作更是将器件的能量转换效率提升到超过18%，相关理论预测也认为基于该分子体系的能量转换效率有望接近20%。从目前的一些研究，我们也可以看到一些问题，譬如材料的合成成本、大面积高效柔性器件的研发、器件的长期稳定性以及器件的未来应用等方面都需要获得更多的关注和重视；其中，器件的长期稳定性尤为重要，解决这个问题需要对器件衰减的机制需要更充分的认知，从而才有可能从材料合成、器件优化等方面开展更多的工作。目前多数基于Y6及其衍生物方面的文章主要是基于器件效率以及能量损耗分析展开的，这也是研究的重点和热点；但是相关文章对器件稳定性，尤其是长期的光、热稳定性研究有所欠缺。对于目前最高效的有机光伏材料体系，深入理解影响其稳定性的关键因素以及器件衰退机制也有助与开发下一代的材料体系。同时，也需要同行一起建立有机光伏领域器件稳定性评判的统一标准，从而提供更加具有对比性的统计数据。

　　我个人目前感兴趣的科学问题是如何构建高效稳定的全小分子光伏器件。相较于聚合物光伏材料，小分子材料具有结构确定、易纯化等优点，因此，构筑全小分子器件能有效避免材料不同批次对器件性能的影响。目前全小分子研究领域的最高能量转换效率已经达到15.88% (截至2021年01月)，仍然具有较大的空间达到甚至超过基于聚合物材料的器件能量转换效率。开发新的小分子给体材料和受体材料，构筑全小分子多元器件以及叠层器件等都会有新的发展机遇。我们在关注效率的同时，同样也应该关注器件稳定性的问题。发展出高效稳定的大面积柔性器件也会为有机光伏器件与生物柔性电子的集成器件研究提供更好的契机。

　　目前有机太阳电池效率已经超过18%，超过20%指日可待。对于其商业化而言，有机太阳电池需要面临器件稳定性，加工溶剂选择以及大面积制备等关键性问题的挑战，这些问题都与材料的分子结构和给/受体材料的相互作用紧密相关，需要从材料设计和器件优化两方面协同努力解决。

　　我们研究团队比较感兴趣的是基于具有特殊相互作用的分子结构体系，从原子或分子层面理解这类分子的堆积形式以及载流子传输方式，系统阐述分子结构设计、堆积方式以及器件性能之间的关系。比如我们提出的“氯取代三维网络受体”概念，可以帮助研究者通过受体单晶结构理解器件性能和稳定性提升的原因，指导设计合成具有更多载流子跳跃传输结点的三维网络材料体系，进一步优化材料器件性能，为解决有机光伏的瓶颈问题提供新思路。

　　有机太阳能电池发展多年，目前性能已经很高，已经到了走向应用的阶段。要实现应用，需要解决很多问题：

　　（1）稳定性。这是非常关键的问题，目前使用高性能稠环电子受体体系，对酸和碱都敏感。有一些研究也表明，在光照的情况下，端基双键很容易被破坏。所以，如果保护双键，或者发展新的近红外电子受体材料，非常重要。稳定性还包括其他层，比如封装、界面层、电极等等；

　　（2）成本问题。不仅包括吸光层的成本，还有其他层，包括电极、界面层与电极等等；

　　柔性器件是有机太阳能电池的一个特色，如何发展核心材料，例如基底、导电电极、活性层以及界面层等，非常关键。目前，大部分研究集中在活性吸光层方面，而忽视了其他方面的研究。

　　我们课题组目前关注的是柔性有机太阳能电池，从材料到器件，希望发展核心材料，包括透明稳定的基底、透明导电电极、活性吸光层与界面层等。值得指出的是，我们发展的双缆共轭高分子材料与单组分有机太阳能电池器件，目前实现了效率的逐步提升，并且能很好的解决双组分体系的稳定性问题，具有很好的研究与应用潜力。

　　虽然有机太阳能电池的效率取得了长足的进步，已基本满足应用需求，但就稳定性而言，与硅基电池的寿命相差甚远，远未达到商业化要求。因此，未来有机光伏领域需要重点关注有机光伏材料特别是稠环电子受体材料的本征稳定性问题。解决这一问题，我们要从分子结构、分子聚集态结构以及聚集体激发态出发，深入理解其化学、光化学降解机制，并在此基础上，从材料设计、器件结构、封装工艺等层面发展出有效的解决手段。另外，在保证效率、稳定性的同时，如何降低材料的制备成本，也是有机光伏领域今后需要关注的重点之一。

　　非富勒烯受体材料的发展使得有机太阳能电池的光电转换效率节节攀升。目前单节有机太阳能电池光电转化效率已超过18%，具备了与其他新型薄膜光伏技术竞争的实力。而我在这里想说的是，虽然光电转化效率对于光伏器件十分重要，然而经常被我们忽略的一个事实是市场的潜在消费者更看重光伏器件的$/Wp(产生每度电所需多少钱)。因此，除了光电转化效率外，光伏器件还需要有足够的使用寿命以及具有竞争力的生产成本。然而目前已报道的高效OPV器件通常只具有数十小时或数百小时使用寿命，对于大多数商业而言是远远不够的。更为重要的是，目前不同实验室报道的寿命数据由于测试方法和测试条件的不同，以及一些重要实验参数的缺失，例如：光源、测试温度、湿度等，导致数据之间缺乏可比性。建议未来可参照ISOS技术标准报道相关寿命数据。关于OPV的生产成本问题，尽管OPV可以通过溶液加工法实现卷对卷的快速生产，然而如何在几百个纳米厚度范围内，控制“涂布”或“”打印“精度来提高模块的geometric fill-factor以及批次质量仍是一个不小的挑战。此外，目前材料价格仍是OPV模块价格中占比最高的一部分。其中一个重要的原因是目前高效的非富勒烯材料合成步骤太长。根据我们最近开发的计算模型显示，如果非富勒烯的合成步骤从5步减到2步，相应的模块价格将减少一半。

　　值得一提的是，区别与其它任何光伏材料，有机光伏材料有一个最大特点是可以通过调节分子结构实现光谱的选择性吸收。有机材料可以通过吸收人眼无法识别的近红外及红外光来发电，同时透过人眼可识别的可见光，使得透明太阳能电池器件成为了可能。从目前已报道的结果来看，有机光伏在这一应用领域具有绝对优势。目前有机透明太阳能电池存在的问题有以下几个方面：1. 材料的选取仍然有限，尤其是窄带系的给体材料；2. 缺少高电导率、高透光率以及器件兼容性好的透明电极材料及器件结构；3. 新型器件结构的开发缓慢，例如：光提取结构、防反射结构等。

　　（1）激子扩散问题；与无机光伏材料相比，有机光伏材料的激子扩散长度相对较短，如何提升有机光伏材料的激子扩散长度？能提升到多少？

　　（2）稳定性问题；实现有机太阳能电池器件的产业化，必须解决稳定性问题。高效有机光伏材料的光降解问题如何解决？高效有机光伏器件寿命能达到多长？

　　关于有机光伏领域的关键问题/瓶颈，我觉得要分两个层面来看，一是有机光伏自身的问题，二是外部竞争方面的问题。

　　（1）从有机光伏技术自身发展的方面来看，效率已经不是一个根本性的障碍了。随着新材料以及新器件结构的开发，效率已经可以突破20%，能够满足应用需求了。相比之下，电池的低成本制备工艺以及电池的稳定性则成为了有机光伏能否走向实用化的关键问题。具体来说包括：高性能材料的低成本制备、大面积电池的制备工艺、有机光伏电池的衰减机制以及稳定性提升方法等。

　　（2）从外部竞争的角度来看，与现有的大规模量产化的光伏技术相比，有机光伏在效率、成本和稳定性方面还不占优势，但其轻柔、弱光高效、色彩丰富、可透明化等方面的优势显著，寻找并开发出一种能够全面实现这些优势的应用场景对于推动有机光伏的产业化发展具有十分重要的作用。

　　另外，我比较感兴趣的具体科学问题包括有机薄膜光伏实用化过程中的关键印刷制备工艺以及衰减机制等，我们课题组主要开展包括：可印刷墨水材料、印制工艺与表界性能调控、有机光伏衰减化学机制等方面的研究。希望我们的研究能够从材料、工艺以及技术等方面解决有机薄膜光伏应用过程中的一些关键问题，推动有机光伏走向实用化。

　　随着高效率的稠环非富勒烯电子受体材料以及聚合物给体材料的设计合成，溶液可加工的有机太阳电池能量转换效率目前已经超过18%，超过20%指日可待。毫无疑问，有机太阳电池已经到了走向实际应用的发展阶段。值得一提的是，早在20年前，美国马萨诸塞州洛厄尔成立了一家专门从事大面积柔性有机太阳电池开发的商业公司（Konarka技术公司），并发布了多款应用产品。然而由于能量转换效率低、材料成本高、稳定性较差等因素，该公司在2012年申请破产。很遗憾，但是也说明了高通量大面积柔性制备有机太阳电池的技术是比较成熟的。

　　虽然目前欧洲仍然存在一些致力于有机太阳电池商业化应用的公司（如Heliatek，Siemens和Shield公司等），但要真正实现其应用，个人认为仍然需要解决一些如下科学问题：

　　在材料方面，目前报道的高效率电子受体材料对酸碱敏感，而且易发生光氧反应和光反应。虽然良好的封装能够有效解决这一问题，但是仍然需要在材料设计、形貌调控和界面选择等方面着手延缓相关衰减。

　　在器件方面，首先需要明确的是界面层和电极材料都会存在自身的衰减；其次，活性层与界面层界面之间以及界面层与电极界面之间也会存在一些物理化学反应，导致器件衰减；再次，需要着重研究有机太阳电池的光稳定性，热稳定性和机械稳定性；最后，针对有机光伏材料与器件的特殊性，制定或规范相关稳定性的测试标准变得十分必要，利于该领域的发展。

　　个人比较看重两个关键科学问题:一是如何减少光伏材料的合成步骤、提升反应产率、实现绿色合成，从而减少光伏材料的合成成本；二是如何减少活性层膜厚并保持器件高性能以及如何实现高通量器件制备，从而减少器件制备成本。

　　目前的有机光伏材料设计开发更多的是探讨如何提升其效率，而通过分子结构设计来探究其对活性层或器件稳定性影响的工作较少。通过分子设计来协同提升器件效率和稳定性将是一个非常重要的科学问题，相关设计策略也应该值得关注。

　　我们课题组目前主要关注点是有机光伏材料与器件稳定性。从2017年回国至今，一直致力于分析内在和外在因素对材料与器件稳定性的影响，并探究其衰减机理。希望开发新一代的光伏材料和优异的形貌调控工艺，来实现高效率和高稳定性器件的制备，为解决有机光伏的瓶颈问题提供新思路。值得指出的是，我们与香港科技大学颜河教授目前合作开发了一种三元全聚合物体系，能够获得超过17%的光电转换效率，且器件T80寿命(达到初始器件效率的80%所需的时间，最大功率点测试)超过2万小时。希望在有机光伏材料开发时，PCE和T80协同评估能够作为一种新的度量方式。

　　我认为效率、稳定性和成本是影响有机太阳能电池实现商业化的关键因素。近年来，有机太阳能电池发展迅速，逐步缩减了与钙钛矿以及无机硅电池效率的差距，基于稠环电子受体的有机太阳能电池最高效率已经达到18.2%（NREL最新认证效率，截至2021年1月）。但大多数稠环电子受体材料存在稳定性差的问题，因此下一阶段研究重点应是如何设计与合成具有高光、热和环境稳定性以及低成本的电子给受体材料。此外，应探索大面积电池制备工艺，使有机太阳能电池早日大规模商业化。

　　目前有机光伏的研究在材料设计和器件效率方面国内同行专家已经实现了国际引领。光电转化效率突破了18%，相信将很快突破20%。目前制约有机光伏走向市场确实还存在瓶颈，如吸光材料的成本、有机共轭材料自身和相的稳定性，还有大规模印刷制备不得不考虑的绿色溶剂、膜厚不敏感功能层、廉价稳定的透明电极、封装技术等问题，都需要学界和产业界的共同努力。目前我最感兴趣的地方有以下三个方面：（1）如何利用大数据和人工智能的方法来加速材料的研发，实现材料的高通量筛选和智能主动设计；（2）获得高功函数、膜厚不敏感、物理化学性质稳定的p型无机界面材料；（3）为体现OPV技术优势，如何通过材料设计实现本征可拉伸的有机光伏器件。欢迎对这三方面感兴趣的老师和同学关注我们的La FREMD课题组（）并与我们开展交流合作。

　　（1）随着大量非富勒烯受体材料和聚合物给体材料的报道，给受体材料之间的排列组合有数万种可能，如何从这庞大的材料库中快速优选出稳定高效的共混体系是本领域所面临的问题。如明星受体Y6的普适性还不够好，目前D18与Y6搭配可达18%，而聚噻吩及其衍生物与Y6搭配的效率却不高。因此，我认为在开发新材料的同时，更多的是需要通过结合高分子物理及相态研究来分析共混体系的内在关系，能为领域内提供一些指导规律。

　　（2）由于有机光伏材料的结构多变性，使得其共混材料的相行为千差万别，这导致在不同光伏材料体系中的研究进展参差不齐。从实际应用的角度来看，我建议应选取结构简单、成本低廉的材料体系作为研发重点，建立分子设计策略以及形貌调控方法。除了效率之外，还需要关注该类体系的光/热稳定性以及高效大面积印刷技术。

　　（3）目前从效率来看，有机光伏似乎已经到了一个较高的水平，更让人感兴趣也更实际的一点是其应用的潜力。有机光伏作为无机光伏电池的重要补充，有其独特的优势和应用场景。相比于其他类型的太阳能电池，有机光伏的独特优势之一是柔性。因此，深入理解有机光伏材料体系的力学性质并制备可拉伸电池器件对于有机光伏的未来应用至关重要。

　　我们认为有机光伏研究领域中的关键问题是如何解决高效电荷产生过程中的能量损失的问题，这也是有机光伏与其它无机硅、钙钛矿等光伏技术在效率上存在较大差距的主要原因之一。因此，深入地理解有机光伏器件中电荷产生的工作机理，将有利于在更低能量损失下实现高效的电荷产生。而由于有机材料介电常数小激子束缚能大，因此目前的高效有机光伏器件都需要经过给受体界面处电荷转移（CT）过程以产生自由电荷。所以，给受体界面处的CT态的特性很大程度上决定了电荷产生效率和能量损失，即最终的器件性能。因此，现阶段我们认为深入地了解材料结构与CT态特性之间的内在联系尤为重要。我们最近有个工作就是研究基于Y6高效有机光伏体系的结构与性能的关系，我们研究发现由于Y6特殊的分子堆积结构和较强的分子堆积能力，使得它在给受体共混界面依然可以保持几个分子堆积，因此CT态中电子波函数可以发生某种程度的离域，从而增加空穴和电子之间的距离，减小其库伦束缚力，使得CT态更容易解离。此外，Y6的特殊分子堆积结构也使得它的激子更容易离域和具有较好的发光特性，而文献报道给受体HOMO能级相近的体系其CT态可以与激子发生杂化，使得CT态具有部分激子的特性，因此Y6的激子特性有利于减小器件的非辐射电压损失。我们认为这些是基于Y6系列的高效体系为什么能同时实现低能量损失和高效电荷产生的主要原因之一。基于这些理解我们可以考虑怎么进一步增强给受体界面的电子或空穴波函数离域以减小CT态的束缚能获得更高效的电荷产生和提高CT态的发光效率以获得更低的能量损失，这将很有可能发展出效率更加接近无机硅、钙钛矿等光伏体系的新一代有机光伏体系。但目前领域中对材料的分子化学结构与分子堆积结构、堆积能力强弱以及发光特性之间的关系的认识还是不清楚的，因此现阶段我们领域的研究成果还无法明确地指导我们如何设计更好的材料分子结构来构建新一代的有机光伏体系。总之，有机光伏研究领域中最为关键的还是其基础问题的研究，即研究其结构与性能的关系，从分子化学结构到其分子堆积结构以及给受体之间的共混形貌结构，这些都会影响其中的光电特性即光生电荷过程，最终结合器件结构将表现在器件性能上。只有系统地建立起这些构效关系（见下图），才能更有指导性地开发出新一代的有机光伏体系。

　　随着非富勒烯电子受体的发展，有机光伏电池能量转换效率得到迅猛提升，但是面向实际应用，还必须解决稳定性和可制造性问题。目前高效有机光伏电池器件活性层采用给/受体纳米互穿混合的本体异质结，存在电荷复合界面多、能级无序性高、制备工艺复杂、相分离形貌稳定性差等内在不足。为了克服这些缺点，亟需解决以下问题：

　　（1）如何提高有机光伏材料的激子扩散长度？这样有利于增大给/受体相分离尺寸和活性层厚度，甚至制备成更简单的平面异质结。

　　（2）如何减小激子束缚能？使得光激发能够直接产生自由电荷，进而彻底摆脱电荷产生对给/受体界面的依赖。

　　我们课题组聚焦于有机功能材料聚集态结构及光电性质的理论研究，通过发展和运用新的理论和计算方法，模拟分子自组装过程和结构以及电荷和激发态动力学，揭示有机光电新机制，阐明结构与光电性能之间关系。我们的研究揭示了非富勒烯有机光伏受体聚集态的重要分子堆积方式，发现电子极化效应有利于减小高效非富勒烯光伏电池给/受体界面电荷分离能垒。最近与国家纳米科学中心魏志祥研究员课题组合作发现，由于强的电子极化效应，高效有机光伏体系展现出很小的激子束缚能，甚至低于室温能量。这不仅有助于突破激子束缚能对有机光伏效率的限制，还为简化器件结构和制备工艺提供了可能性。

　　个人认为，有机光伏更多的是一个技术而不是科学。因此，产业化对于有机光伏的下一步发展至关重要，尤其是在目前光电转换效率已经高达18%的情况下。个人认为，有机光伏产业化需要解决以下几个问题：

　　（1）针对有机光伏优势开发有实际应用场景的原型器件和研究。目前光伏产业最大产品-硅基太阳能电池以先入为主控制了整个市场，而且依靠规模化效应把发电成本做到很低。这给OPV的产业化带来了巨大的挑战。幸运的是，OPV有一些硅电池无法比拟的优势，比如柔性、多彩、半透明等。所以有机光伏将来商业化的路径大概是依靠自身的优势寻找应用场景。有针对性地设计开发可以发挥有机光伏特色的光电材料和原型器件结构有助于推动OPV进一步发展。

　　（2）器件稳定性问题。器件的稳定性是决定有机光伏能否商业化的另外一个重要原因。虽然有机光伏技术应用场景可能对于稳定性要求没有硅电池那么苛刻，但是至少应该做到适用时间范围内的稳定。但是，稳定性在目前有机光伏发表的论文中并没有提及，个人建议稳定性数据应该作为发表工作中的一个OPV的标准表征数据。另外，有机光伏领域需要对器件稳定性的测试标准、衰减机制、以及从分子设计和器件结构设计角度提高策略重视起来。

　　（3）规模化制备工艺和模组设计。目前文献报道的高效率有机光伏大多是实验室小面积器件，并没实际应用价值。开展高性能有机光伏规模化制备工艺研究和模组设计制备至关重要。

　　从科学层面考虑，有机光伏效率的提升得益于材料的进展。虽然现在18%的效率已经到了商业化门槛，进一步提高效率无疑会让有机光伏相对于其他光伏技术更有竞争力。分子结构和器件性能构效关系是该领域极其关键的科学问题。然而，这种构效关系的内在机制并不清楚。比如说，现在高性能器件基本都是基于Y6（或者说ADA分子）结构，是否存在另外一种分子可以突破Y6目前的效率水平并没有答案。

　　另外一方面，新型光伏材料的发展也刷新了大家对于有机半导体的传统观念。比如传统认为，有机材料的激子结合能都普遍比较大，然而，在低的能量驱动力下超快的电荷分离开始让大家思考有机材料是否也可以像无机材料一样具有较小的结合能。这种对于传统材料性能理解上的改观很有可能引发大家对于更多“超性能”半导体材料的发现和设计，从而实现有机光伏器件性能突破。

　　总而言之，对于有机光伏分子设计、构效关系研究和光电机理分析是有机光伏材料面临的重要科学问题。

　　（1）提升光伏效率，实现小面积单结电池20%以上，叠层电池25%以上，200 cm2大面积模组15%以上。

　　（4）绿色溶剂加工、柔性、大面积、半透明器件及在智能窗和柔性电子领域的应用方式是否能够满足未来应用的需求，直接影响着有机光伏整个应用前景。

　　目前有机光伏电池的效率达到18%左右，这大大增强了人们将其产业应用的信心。从小面积（约0.1平方厘米）到大面积（100平方厘米，甚至到平方米级）这个阶段仍存在重要关键问题待解决。

　　有机半导体光活性层，由于激子扩散长度、束缚能及载流子迁移率的限制，目前高效率有机光伏器件中优化的活性层的厚度常为100纳米（少许材料可达300纳米左右）；对比目前已经实现产业应用的晶体硅电池和碲化镉电池，活性层厚度分别为200微米左右（晶体硅电池）和1-5微米（碲化镉电池）。超薄薄膜内部所受应力小，在机械柔性方面具有优势，但超薄有机活性层在大面积化过程中也面临重要挑战，包括：

　　（2）超薄薄膜对电极/衬底表面平整度要求极高，容易发生上下电极接触导致的漏电和短路问题。要发挥有机光伏电池的轻质、柔性的特点，需要在高质量的柔性电极/衬底上制备电池，柔性电极也是目前的短板，透过率、方阻、表面粗糙度三者难以同时满足高效柔性有机光伏模组的要求。

　　要解决这些问题，一方面要开发高效率的厚膜活性层材料（500纳米或更厚），且效率对厚度敏感性不高，需要从材料的迁移率、堆积结构等内在因素方面进行考虑，将大大提升薄膜对缺陷的容忍度，提升大面积器件及模组的良率；另一方面，开发高性能的柔性电极及衬底，期望的柔性电极性能参数：透过率85%，方阻1欧姆左右，表面粗糙度均方根值小于1纳米，对于实现高效率、高良率柔性大面积有机光伏模组至关重要。

　　（1）活性层中微观的分子（给/受体）自身或相互作用与光伏三个参数之间的影响，以及对分子设计的指导，有机光伏目前的效率已经有了很大的突破，很多情况下微小的变化会带来性能上的突变，但这种背后的机制是什么，虽然很多科学家已经做了很多分析和预测，但个人认为还很难从分子结构层面上给予很好的理解，这或许需要更多的从分子物理和分子化学（高分子物理和高分子化学）上去结合研究。

　　（2）另外一个比较关心的问题，就是光伏器件的界面因素以及其与性能（物理机制）和器件长期稳定性的影响，界面包括了器件中层与层的界面，还包括活性层中给/受体的界面，这些界面的调控个人认为会是有机光伏应用的一个巨大挑战。

　　我目前最感兴趣的问题是有机光伏的表界面调控对光伏性能的影响以及背后的相关机制。