近日，南华大学机械工程学院李振业教授团队在材料科学领域顶级期刊Advanced Materials（影响因子26.8，中科院一区top）上发表了题为“Regulating Polymeric Adsorption Dynamics via Monolayer-Architected Hydrotalcite Integration for High-Performance Organic Solar Cells”的重要研究成果。该研究创新性地利用二维层状水滑石纳米晶体调控聚合物给体吸附动力学，显著优化了有机太阳电池的光伏性能，实现了高达20.63%的顶尖光电转换效率。李振业教授为论文独立第一作者，南华大学机械工程学院为论文第一署名单位。

在有机太阳能电池中，给体与受体分子在“体异质结”结构中的排列方式（分子聚集特性）是决定器件性能的核心。然而，聚合物侧链带来的空间位阻，往往导致分子堆积结构连贯性降低，形成不利于高效光电转换的亚稳态构型，成为提升电池效率的关键瓶颈。针对这一挑战，李振业教授团队提出了一种巧妙的形貌调控策略：将二维层状水滑石纳米晶体引入给体-受体体系。通过水滑石表面羟基的定向配位作用，该团队成功调控了聚合物的吸附过程。这一方法有效延长了聚合物给体的π-π共轭相干性，增强了其结晶度。具体表现为：水滑石集成后的给体相呈现出显著的“H聚集”效应，分子排列更紧密有序，长程晶体结构显著改善。这些纳米尺度的结构优化带来了卓越的电荷传输性能：载流子迁移率提高，复合损失被有效抑制。最终，基于该策略制备的水滑石纳米晶掺杂有机太阳电池不仅实现了20.63%的光伏效率，更展现出在多种给体-受体体系中的优异普适性。此项工作不仅提供了一种高效的晶体工程方法，实现了纳米级形貌与电荷传输网络的协同优化，更重要的是，为大幅提升有机太阳能电池的光伏性能开辟了一条全新的技术路径，具有重要的科学意义和应用前景。

水滑石纳米晶作用下有机太阳电池的光伏性能以及载流子传输动力学

水滑石纳米晶作用下有机太阳电池活性层的成膜结晶动力学

本研究由国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、以及南华大学博士启动基金的联合资助。论文连接：https://doi.org/10.1002/adma.20250804