有机太阳能电池是解决环境污染、能源危机的有效途径之一，被认为是具有重大产业前景的新一代绿色能源技术。但是，有机材料较低的载流子迁移率限制了活性层厚度，导致光吸收效率不足。尽管目前有机太阳能电池光电转换效率已经提高到14%左右，如何进一步提高其效率是始终困扰科学家的关键难题。叠层有机太阳能电池是提高效率的最佳策略之一，可以充分发挥有机和高分子材料结构和性质的可调性特征，通过叠层电池中前后电池里活性材料互补的光吸收，更有效地利用太阳光，从而实现更高的能量转换效率。
在国家重点研发计划“纳米科技”重点专项“石墨烯宏观体材料的宏量可控制备及其在光电等方面的应用研究”、“高效稳定大面积有机太阳电池关键材料和制备技术”等项目的支持下，南开大学陈永胜、万相见团队和国家纳米科学中心丁黎明团队利用半经验模型，从理论上预测了有机太阳能电池实际可以达到的最高效率和理想活性层材料的参数要求。通过采用适合的活性层材料，用成本低廉与工业化生产兼容的溶液加工方法制备得到了两端叠层有机太阳能电池，实现了17.3%的光电转化效率，刷新了目前文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的世界最高纪录，且稳定性优异，在经过166天连续测试后，性能损失仅为4%。
该研究工作为有机太阳能电池的基础研究提供了新的思路，为有机太阳能电池的产业化提供有力技术支撑。研究成果8月10日在《科学》杂志上在线发表。