陳永勝&萬(wàn)相見(jiàn)AFM：20.04% 效率！首位相連拓?fù)湟蚁蚪佣垠w受體賦能OSCs

發(fā)表時(shí)間：2025-11-24 10:13

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主要內(nèi)容

二聚化小分子受體是制備高性能有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）的潛力材料，然而其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣性仍未得到充分探索，成為制約該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵短板。針對(duì)這一核心研究空白，南開(kāi)大學(xué)陳永勝、萬(wàn)相見(jiàn)帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)開(kāi)展專項(xiàng)研究，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出兩種二聚體受體 QD-2 與 QD-3—— 二者均通過(guò) Y 系列構(gòu)筑單元非常規(guī)的 “頭對(duì)尾” 連接方式構(gòu)建，分別以亞乙烯基和亞乙炔基單元作為橋連基團(tuán)，展現(xiàn)出由各自橋連單元主導(dǎo)的獨(dú)特構(gòu)效關(guān)系。

綜合表征與聯(lián)合分析結(jié)果表明，QD-2 具備多重協(xié)同性能優(yōu)勢(shì)：它可同步抑制能量無(wú)序性與電子 - 聲子耦合，促進(jìn)形成有利的分子堆疊，還能誘導(dǎo)薄膜自組裝為纖維狀形貌，進(jìn)而顯著改善激子與電荷動(dòng)力學(xué)性能，大幅增強(qiáng)激子解離與電荷傳輸效率。通過(guò)光譜分析、計(jì)算模擬與形貌表征的系統(tǒng)研究，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步證實(shí)，亞乙烯基橋連的 QD-2 在分子有序性與界面混合之間實(shí)現(xiàn)了**平衡，為高效的電荷產(chǎn)生與傳輸提供了堅(jiān)實(shí)保障。最終，基于 QD-2 的有機(jī)太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出**的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）：二元器件效率達(dá) 19.39%，三元器件效率高達(dá) 20.04%，不僅顯著超過(guò)基于 QD-3 的二元器件（18.05%），更優(yōu)于 PM6:QD-3 體系的 18.08%，性能優(yōu)勢(shì)十分突出。

此外，QD-2 與 QD-3 均具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），憑借這一結(jié)構(gòu)特性，兩種二聚體受體均保持了優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，成功解決了有機(jī)太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期面臨的熱穩(wěn)定性不足這一關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

陳永勝、萬(wàn)相見(jiàn)團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，不僅深刻揭示了橋連基團(tuán)化學(xué)、分子拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其協(xié)同調(diào)控在二聚體受體設(shè)計(jì)中的核心作用與深遠(yuǎn)影響，更通過(guò)新穎的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，為下一代有機(jī)太陽(yáng)能電池材料的研發(fā)提供了科學(xué)的指導(dǎo)性框架，同時(shí)為開(kāi)發(fā)穩(wěn)定、高效的有機(jī)光伏器件開(kāi)辟了**前景的技術(shù)新途徑。

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