一天兩篇！陳永勝AFM：PCE 20.16%！中心分子堆疊調(diào)節(jié)劑再次創(chuàng)OSCs效率紀錄

主要內(nèi)容

非富勒烯受體（NFA）的中心單元工程對調(diào)控分子堆積至關(guān)重要，進而顯著影響有機太陽能電池（OSC）的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）。為在不顯著影響分子能級的前提下精準(zhǔn)調(diào)控受體材料的分子堆積特性，南開大學(xué)陳永勝、姚朝陽等人設(shè)計了一種高效非富勒烯受體 CS4，其核心創(chuàng)新是在中心單元引入與中心平面垂直的硫橋連氯化苯基，將其打造為新型正向分子堆積調(diào)節(jié)劑。

實驗結(jié)果表明，得益于這一分子拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)控，新構(gòu)建的受體材料 CS4 相較于對照受體 CH3，展現(xiàn)出更緊密的分子堆積、更均衡的電荷遷移率、更優(yōu)異的相分離結(jié)構(gòu)，且能量無序度更低。因此，基于 D18:CS4 的二元有機太陽能電池實現(xiàn)了 18.57% 的優(yōu)異光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），顯著優(yōu)于 D18:CH3 對照器件的 17.81%；更值得關(guān)注的是，D18:CS4:BTP-eC9 三元器件的**效率進一步攀升至 20.16%，實現(xiàn)了效率的大幅突破。

除了效率優(yōu)勢，D18:CS4 二元器件與三元器件的穩(wěn)定性也全面優(yōu)于 D18:CH3 體系：65℃熱應(yīng)力條件下，二者的 T80 壽命（效率衰減至初始值 80% 的時間）分別達到 1200 小時和 2500 小時；連續(xù)光照條件下，T80 壽命分別為 550 小時和 710 小時，展現(xiàn)出**競爭力的應(yīng)用潛力。

該研究證實，通過精心設(shè)計與受體中心平面垂直的構(gòu)建單元，可使其成為高效的分子堆積調(diào)節(jié)劑。這些發(fā)現(xiàn)不僅清晰闡明了材料結(jié)構(gòu)與分子堆積之間的構(gòu)效關(guān)系，更驗證了精準(zhǔn)設(shè)計中心分子堆積調(diào)節(jié)劑是制備高性能有機太陽能電池的有效策略，為高性能有機太陽能電池的材料設(shè)計與性能優(yōu)化提供了全新思路。

文獻信息

Central Molecular Stacking Regulator Boosts the Efficiency of Organic Solar Cells

Saisai Liu, Zheng Xu, Ziqi Ma, Wenkai Zhao, Wendi Shi, Guanghui Li, Zhaoyang Yao, Yaxiao Guo, Guankui Long, Xiangjian Wan, Chenxi Li, Yongsheng Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202525577

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