近年来，有机太阳能电池（organic solar cells, OSCs）以其重量轻、成本低、加工面积大等优点获得了广泛的关注。体异质结（bulk heterojunction, BHJ）是OSCs中广泛应用的活性层结构，其可形成具有纳米尺寸的网状结构，显著减小激子的扩散距离，有效增加电子给体和电子受体之间的接触面积。然而，BHJ也有一定的缺点：由于电子给体和受体之间复杂的相互作用，活性层形貌的优化过程往往比较繁琐；此外，BHJ器件也不易形成有利于电荷传输和收集的垂直相分离结构。与之相比，电子给受体顺序沉积的逐层（layer-by-layer, LbL）器件有助于形成垂直相分离结构，减少电荷的复合。然而，如何兼顾逐层器件中各层材料的特性进行性能优化以实现高的光电转换效率则仍然具有挑战性。

近日，北京师范大学薄志山和徐新军教授团队将不同的固体添加剂层次化运用到逐层器件中，发展了一种提升逐层有机太阳能电池性能的新策略。他们将FeCl₃作为p型掺杂剂引入下层给体（D18）层，以提高空穴浓度和迁移率。同时，在上层受体（L8-BO）层中加入了宽带隙共轭聚合物聚(9,9-二-正辛基氟芴基-2,7-二基) (PFO)，以改善膜层形貌并延长激子寿命。此策略在不影响器件开路电压的情况下，实现了更高、更平衡的电子和空穴迁移率，同时还抑制了电荷复合。

实验结果表明，通过在D18电子给体层中引入FeCl₃，空穴浓度增加，阻抗降低，空穴迁移率升高；同时紫外光电子能谱显示加入0.01 wt% FeCl₃后，D18层的功函数从4.61 eV增加到4.65 eV，说明FeCl₃的加入有效地调节了D18费米能级的位置。这些结果表明FeCl₃是一种可应用于电子给体层的有效p型掺杂剂。

研究了PFO作为固体添加剂对L8-BO层的影响。紫外-可见吸收的红移和荧光强度的增加表明PFO促进了L8-BO分子紧密J聚集的形成。同时，原子力显微镜和透射电镜表征表明PFO起到成核剂的作用，有助于增强电子受体分子的紧密堆积。

因此，D18+FeCl₃/L8-BO器件的光电转换效率（PCE）提高到18.12%，且D18/L8-BO+PFO器件的PCE达到18.79%，明显高于对照器件（D18/L8-BO）的PCE值（17.59%）。值得注意的是，当同时加入FeCl₃和PFO时，D18+FeCl₃/L8-BO+PFO器件的PCE达到了19.17%。与此相比，将添加剂直接混入BHJ器件，则提高效果不显著，PCE仅为18.21%。

综上所述，薄志山和徐新军教授团队的研究结果表明这种分层固体添加剂策略比直接将添加剂混合到BHJ器件的活性层中更为有效，可以根据每一层的特性进行有针对性的性能调节，有助于促进OSC器件性能的进一步提升。