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 有机太阳电池（OSCs）具有轻、薄、柔和带隙易调等特性，在建筑集成光伏、室内和移动电源等领域具有应用前景。当前，单结OSC已实现超过19%的能量转换效率，但长寿命和低成本作为其实用化的关键要素仍有待实现。值得注意的是，氧化铟锡（ITO）透明电极在众多光电器件，包括OSC中是一个关键且昂贵的组成部分。随着光电信息产业的发展，全球的铟消耗量迅速增加，从2000年的450吨到2020年的1780吨，依照当前铟探明储量来推算并不足与维持相关产业的持续发展。因此，发展铟元素的循环利用技术，对于新型光伏的可持续发展具有重要意义。另一方面，OSCs的ITO阳极界面层多为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS），根据研究已知，PEDOT与吸湿性PSS发生相分离导致脱掺杂失去原有的电学特性，长期稳定性不佳。因此，如何发展可循环利用且界面稳定的铟电极是有机太阳电池领域一个亟待解决的问题。近日，浙江大学李昌治教授课题组提出发展了一种铟元素的循环利用方案，通过热氯化反应把废旧光伏中氧化铟（In2O3）回收为可升华提纯的氯化铟（InCl3）（图1a），进一步应用InCl3水溶液界面氯化修饰ITO以及低温晶化制备得到理化性质稳定的InCl3-ITO复合电极（图1b），实验证明了该类新型复合电极在不需要额外的空穴传输层情况下即可制备出高效、稳定的有机太阳电池器件和大面积组件。图1. 工作提出发展的铟元素循环利用方案示意。（图片来源：Adv. Mater.） 工作揭示，InCl3可氯化取代ITO表面的悬挂羟基，一方面形成界面偶极调整电极功函，另一方面可有效降低界面处电荷复合陷阱，从而促进空穴在电极界面处的输运和提取，同时具有优异的透光特性。因此，新型的InCl3-ITO复合电极在无需额外空穴传输层的情况下可有效提升太阳电池的器件性能，适用于多种不同的活性层体系，相比使用PEDOT:PSS界面层的传统电极，其能量转换效率均有不同程度的提升（图2）。值得注意的是，基于PM6:L8-BO二元活性层，OSCs使用InCl3-ITO复合电极可获得18.92%的优异PCE值，在此情况下，器件的开路电压（Voc）为0.88 V，短路电流密度（Jsc）为27.16 mA/cm2，和填充因子（FF）为79.34%。以此为基础，工作进一步发展浸涂方法获得均匀、稳定的大面积InCl3-ITO透明电极，成功制备了光电转换效率为15.20 %的高效率有机太阳电池组件（活性面积18.71 cm2）。图 2. 基于InCl3-ITO阳极的有机太阳电池和组件光伏性能参数。（图片来源：Adv. Mater.） InCl3-ITO阳极具有优异的热稳定性（图3）。工作揭示经85°C持续热老化处理超过1000 h的InCl3-ITO阳极所制备的OSCs仍能保持未经老化处理的初始器件PCE值的90%以上，外推可得T80寿命接近10, 000 h，远高于ITO/PEDOT：PSS体系。此外，用于器件制备所需的InCl3水溶液（5 mg/mL）的材料成本远远低于常规市售PEDOT:PSS（CLEVIOS P VP AI 4083）水溶液的所需价格。这些结果表明，工作所发展的InCl3-ITO复合电极具有高性能以及可循环回收利用特性，有助于发展高效、稳定且低成本的有机太阳电池。图3. InCl3-ITO复合电极的热稳定性及成本比较。（图片来源：Adv. Mater.） 综上，本工作提出发展了一种可持续的循环方法来回收利用不可再生的铟元素，实验证明了通过从电子废料中转化In2O3为可升华的InCl3，可进一步制备出高性能的新型InCl3-ITO复合电极，在无需额外空穴传输层的情况下，成功构建出高效、稳定且低成本的有机太阳电池和大面积组件。该论文发表在材料领域国际期刊《先进材料》（Advanced Materials）上（DOI: 10.1002/adma.202303729），浙江大学高分子科学与工程学系硕士项加乐和刘志玺博士为该文章的共同第一作者，通讯作者为李昌治教授，工作得到了陈红征教授的指导和帮助。上述研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目资助。李昌治博士为浙江大学求是特聘教授、博士生导师、国家杰青基金获得者。从事有机半导体材料化学和光电转换清洁能源化学方面的基础研究和应用开发，从分子的设计、合成和组装研究入手，发展高性能光电材料和能量转换器件。近年带领团队连续突破了有机光伏小组件的认证效率世界纪录，先后被马丁·格林教授撰写的《太阳能电池效率表》（第59、60、61和62版）收录发布，以及制备了认证效率为26.09%的平面反型钙钛矿单结电池，作为负责人承担国家科技部重点研发计划政府间重点专项（高效钙钛矿薄膜太阳电池快速大面积产业化关键技术）取得成果，至今发表170余篇SCI论文和授权多项中、美发明专利，引用超11000次，H因子56，连续入选科睿唯安发布的全球高被引科学家（2019-2022）。学校主页：https://person./czli
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