有机太阳能电池要构筑理想的双连续互穿网络，需要平衡分子自组装与成膜动力学。对于D18这类强分子间相互作用聚合物，主链间强烈的相互作用易形成动力学捕获的无序聚集态，限制器件光伏性能提升。针对该问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所葛子义、宋伟、JingyuShi等人提出分子对称性破缺策略，选用不对称小分子给体BC‑A2O作为客体形貌调节剂。相较于对称对照分子BC‑A4O，BC‑A2O引入刚性罗丹宁基团作为定向分子锚钩，具有更高的液晶吉布斯自由能差（ΔGlc），由此产生强大的热力学驱动力，有效降低成核势垒。该分子可优先锚定在D18分子主链上，在溶液阶段完成界面预结构化，构筑丰富的种子网络，并充当稳定的结构模板，引导主体聚合物摆脱无序聚集，构建高度有序的结晶骨架。
PiFM、AFM以及GIWAXS形貌表征结果表明，BC‑A2O能够诱导形成精细的双连续纤维网络，获得更小的给体畴尺寸与更高的结晶有序度；而BC‑A4O成核势垒更高，且与给体存在热力学排斥作用，会诱发无规、粗大的聚集。微观结构的优化构筑了良好的电荷输运通道，基于BC‑A2O的三元有机太阳能电池实现20.53%的优异光电转换效率，填充因子高达81.16%，优于D18基二元基准器件的19.46%效率。该研究充分展现了小分子给体作为三元体系精细形貌调节剂的巨大潜力，证实分子对称性是调控多级组装的关键设计因子，为下一代有机电子器件的纳米形貌精准调控提供重要参考。
文献信息
TailoringGuestSymmetryforEfficientChargeTransportviaPre-structuringinTernaryOrganicSolarCells
ZhichaoMao、HaotianHu、JingLi、JingyuShi、YaqinGong、MengmengYang、JiahanXie、ChangmingHan、WeiSong、ZiyiGe
https://pubs.acs.org/aelccp/article-abstract/doi/10.1021/acsenergylett.6c01944/5420709/Tailoring-Guest-Symmetry-for-Efficient-Charge?redirectedFrom=fulltext
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