北京航空航天大学孙艳明、宋佳利等人研究表明：有机太阳能电池（OrganicSolarCells,OSCs）的效率瓶颈主要受严重非辐射能量损失（ΔE₃）限制，该损失源于强电子-声子耦合以及电荷复合至暗态陷阱的不利过程。该团队通过引入砜桥单元，设计并合成了一种高刚性、强极性二聚体受体DY-SO。砜桥产生的空间位阻可限制分子骨架扭转并抑制分子振动；与小分子受体L8-BO相比，DY-SO重组能显著降低，有效抑制非辐射三重态捕获过程（CT→T₁），实现11.70%的光致发光量子产率（PLQY）以及低至0.149eV的ΔE₃。将DY-SO作为客体受体引入D18:L8-BO基准共混体系后，该刚性二聚体可调控薄膜成膜动力学，缓解刚性分子本征的过度自聚集现象，诱导形成理想的相分离形貌，优化分子有序堆积、结构相干性与组分纵向分布；同时抑制振动耗散和三重态激子（T₁）生成，进一步降低三元有机太阳能电池的ΔE₃。得益于上述多重协同调控，最优D18:L8-BO:DY-SO三元有机太阳能电池实现21.13%的优异光电转换效率（PowerConversionEfficiency,PCE，第三方认证效率为20.70%），属于当前已报道的最高水平之一。该研究证实，采用刚性化高极性二聚体受体设计来抑制分子振动耦合、降低非辐射耗散，能够解耦“减小非辐射能量损失”与“调控聚集形貌”之间固有的权衡关系，建立了突破有机光伏电压损失瓶颈的物理模型，为制备高性能有机太阳能电池提供新思路。
文献信息
SynergisticVibrationalSuppressionandAggregationControlviaaRigidDimericAcceptorfor21.13%OrganicSolarCells
QingaoChen,ChenZhang,JinyangYu,DiWu,HaimingZhu,XianqiangXie,ShiyongYou,LajuBu,GuanghaoLu,XunchangWang,RenqiangYang,JiaweiDeng,JunjieZhang,MingxuZhou,ShilinLi,JialiSong,YanmingSun
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.3111048
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