（问题）全球能源结构调整与绿色低碳转型背景下，光伏发电作为清洁能源重要组成部分持续扩容。有机太阳能电池因质量轻、可弯折、适配大面积卷对卷制造等优势，被视为新一代光伏技术的重要方向之一。然而，产业化进程中一个长期难题始终突出：器件在走向厚膜化、规模化制造时，效率往往明显下滑，限制了其在更广场景的应用与成本优势释放。 （原因）厚膜器件的效率衰减，与有机半导体材料中的激子动力学密切涉及的。光吸收后产生的激子扩散距离有限，难以在较厚的活性层中高效到达界面完成电荷分离；同时，非辐射复合等损失通道在厚膜中更易累积，导致电荷产生与输运效率下降。换言之，“吸光要厚、扩散要远、复合要少”成为厚膜有机光伏必须同时满足的多重约束，这也构成行业公认的技术瓶颈之一。 （影响）若无法有效解决上述矛盾，有机太阳能电池即便在实验室薄膜条件下取得较高效率，仍难以在卷对卷连续制备等工业化路径中保持性能稳定，难以形成规模化供给能力。这不仅关系到技术路线的商业可行性，也影响柔性光伏在建筑一体化、可穿戴设备、移动电源等新兴场景的落地速度。 （对策）针对该痛点，南华大学机械工程学院李振业教授团队在《自然-通讯》发表研究论文，提出以自旋调控为核心的激子动力学优化策略。团队开发新型二维铁磁MoPS₃纳米晶，将其作为多功能添加剂引入有机太阳能电池活性层，使其在材料内部自发形成弱内禀磁场，并借助重原子效应增强自旋—轨道耦合，从而显著促进单重态激子向长寿命三重态激子的系间窜越过程。研究显示，该策略可延长激子扩散长度、抑制非辐射复合损失，并在一定程度上优化分子堆积与电荷迁移过程，实现对“光生激子产生—扩散—分离—输运”链条的协同改进。 实验结果表明，在D18-Cl:L8-BO体系中，即使活性层厚度达到300纳米，器件仍获得19.36%的效率（认证值19.13%），在厚膜条件下实现了具有代表性的性能突破。更为重要的是，该方法并非局限于单一材料组合，已在D18:L8-BO、PM6:Y6等多种体系中展示可拓展性，体现出一定的普适潜力，为后续面向不同材料平台的工艺放大与性能稳定提供了研究基础。论文由李振业教授担任第一作者及通讯作者，南华大学为第一署名单位。 （前景）业内普遍认为，有机光伏走向规模化制造，关键在于在更贴近实际生产的厚膜和大面积条件下保持高效率与一致性。此次研究从自旋与激子动力学入手，提供了厚膜效率提升的新路径，有望为卷对卷制备、柔性组件集成等方向带来更多可验证的工程化方案。下一步，相关研究仍需在长期运行稳定性、材料与工艺兼容性、成本与供给体系各上持续推进，同时在大面积组件制备与环境适应性测试中深入验证其可复制性与可靠性。随着更多跨学科手段介入，有机光伏在轻量化、柔性化应用场景的竞争力有望进一步增强。
从实验室突破到产业化应用，有机光伏需要兼顾性能和规模化生产。这项关于自旋调控提升激子利用率的研究，不仅为厚膜化发展提供了新思路，也为我国在新型光伏技术领域保持创新优势、推动绿色转型增添了重要成果。