近日,，我校材料與化學(xué)化工學(xué)院尹守春教授團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)陳紅征教授及北京航天航空大學(xué)孫艷明教授合作,，圍繞高效有機(jī)光伏材料設(shè)計(jì)和智能器件工程優(yōu)化等關(guān)鍵問題，在Energy & Environmental Science （IF: 32.4）,、Angewandte Chemie International Edition（IF: 16.1）,、Advanced Science（IF: 14.3）和Aggregate（IF: 13.9）等高影響力的國(guó)際期刊上發(fā)表4篇研究論文。

在Energy & Environmental Science上發(fā)表的題為“A three-dimensional solid additive suppresses non-radiative recombination loss to boost efficiency and scalability in organic photovoltaics”論文中,，研究團(tuán)隊(duì)闡釋了發(fā)現(xiàn)通過設(shè)計(jì)新型固體添加劑,，可以優(yōu)化聚合物給體的結(jié)晶性和小分子受體的相連續(xù)性，降低缺陷和電荷復(fù)合,，從而提高光伏效率和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性,。團(tuán)隊(duì)結(jié)合三苯胺衍生物和非富勒烯受體末端單元，合成了固體添加劑T1~T5,，探究它們與PM6:Y6體系的相容性和作用效果,。T5作為固體添加劑，在PM6:Y6體系中表現(xiàn)出色,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證T5能夠顯著改善活性層分子的堆積和取向,，提高聚合物分子的有序性；T5有助于聚合物給體的預(yù)聚集,，實(shí)現(xiàn)更有序的堆積，加快激子解離,，抑制電荷復(fù)合,，提升電荷遷移率；在T5的優(yōu)化下,，體系能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電致發(fā)光效率和更低的非輻射復(fù)合損失,。因此，T5優(yōu)化的PM6與Y6制備的器件展現(xiàn)了高達(dá)18.89%的效率,，且具有良好的穩(wěn)定性,。T5在其他二元體系中也表現(xiàn)出普適性（PM6/L8-BO及PM6/BTP-eC9的二元體系都實(shí)現(xiàn)19.6%的效率），證明了其在提高有機(jī)光伏效率和穩(wěn)定性方面的潛力,。此外,，T5優(yōu)化的大面積模組（18 cm2）可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)16.3%的模組效率，為產(chǎn)業(yè)化提供了理論指導(dǎo),。

題為“Isomeric Dimer Acceptors for Stable Organic Solar Cells with over 19% Efficiency”的論文在Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表,，闡述了異構(gòu)化分子設(shè)計(jì)策略的優(yōu)異性,。該工作通過改變端基位置，設(shè)計(jì)合成兩個(gè)二聚體受體異構(gòu)體,，分別命名為D-TPh和D-TN,，通過與PM6給體搭配構(gòu)筑的光伏器件，研究人員探究了異構(gòu)化對(duì)二聚體受體材料光電性能的影響,。發(fā)現(xiàn)與D-TN相比,，D-TPh具有增強(qiáng)的主鏈平面度、提高的最低未占據(jù)分子軌道能級(jí)和更有序的分子堆疊,。因此,，基于PM6:D-TPh的器件實(shí)現(xiàn)了19.05%的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），而對(duì)應(yīng)D-TN的器件效率僅為 18.42%,。此外,，面積為1 cm2的PM6:D-TPh器件效率為18.0%，為已報(bào)道器件中屬于較高水平,。PM6:D-TPh器件的外推T80壽命超過2800小時(shí),，表現(xiàn)出優(yōu)異的器件工作穩(wěn)定性。這些結(jié)果表明,，同分異構(gòu)策略是優(yōu)化二聚體受體分子構(gòu)型以制備高效穩(wěn)定的有機(jī)太陽(yáng)能電池的有效方法,。

在Advance Science上發(fā)表的題為“The Multi-Functional Third Acceptor Realizes the Synergistic Improvement in Photovoltaic Parameters and the High-Ratio Tolerance of Ternary Organic Photovoltaics”的論文，闡述了基于Y6骨架設(shè)計(jì)合成的三種不對(duì)稱非富勒烯受體分子(BTP-SA1, BTP-SA2 和BTP-SA3）的優(yōu)異光伏性能,。將新小分子作為第三組分添加到主二元體系D18:Y6中,，探究分子結(jié)構(gòu)（不對(duì)稱分子末端、側(cè)鏈工程以及鹵化）與三元體系光伏性能參數(shù)之間的關(guān)系,。發(fā)現(xiàn)雙氟茚酮末端的不對(duì)稱受體BTP-SA3,，可以實(shí)現(xiàn)高開路電壓，調(diào)節(jié)分子結(jié)晶性和相容性,，從而實(shí)現(xiàn)高兼容性,，最終在三元體系中實(shí)現(xiàn)VOC（0.862 V），JSC（27.52 mA cm-2）和FF（81.01%）的協(xié)同提升,，以及高效光伏性能（PCE為19.19%）,。采用相同溶劑的逐步沉積法制備器件，D18/Y6:BTP-SA3的器件實(shí)現(xiàn)了高達(dá)19.36%的效率突破,，是基于D18:Y6體系最高效率之一,。此外，BTP-SA3的添加量從10%到50%,，器件的光伏性能都能保持較高水平,，實(shí)現(xiàn)了第三組分高容忍性。該工作為多元體系實(shí)現(xiàn)OPVs三個(gè)性能參數(shù)的協(xié)同提升,，以及組分高容忍性的額外功能性組分分子設(shè)計(jì)提供了全面的指導(dǎo),。

在Aggregate上發(fā)表的論文題為“Impact of alloy-like phase on energy loss mitigation in multi-component organic photovoltaics”,，探究了合金相程度如何影響多元有機(jī)光伏的能級(jí)分布和能量損失機(jī)制。發(fā)現(xiàn)合適的給體合金相模式,，既可以保持原給體的強(qiáng)分子間堆積,，又可增加多元體系給受體之間的相容性，降低受體的聚集性,，提高受體的相純度,，從而實(shí)現(xiàn)體系非輻射復(fù)合損失；此外,，合適的合金相模式可以實(shí)現(xiàn)多元體系CT態(tài)的提升,，以及CT-LE態(tài)之間差距的降低，實(shí)現(xiàn)多元體系重組能的降低和帶隙以下輻射復(fù)合損失的緩解,；最終在優(yōu)化的激子和載流子行為協(xié)同下,，實(shí)現(xiàn)基于Y6受體的三元器件可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)19.4%的光電轉(zhuǎn)換效率。該工作為多元體系的相分布和能量損失解析提供了新的思路,。

這些研究成果不僅展示了有機(jī)光伏技術(shù)在分子設(shè)計(jì),、器件構(gòu)筑和產(chǎn)業(yè)化方面的創(chuàng)新突破，也為未來的能源解決方案提供了新的方向,。以上四篇論文的第一作者分別是材化學(xué)院碩士研究生李中杰,、劉宇豪、孔祥月,，及青年教師李云博士,，通訊作者為占玲玲副教授和尹守春教授。杭州師范大學(xué)是論文的第一通訊單位,。該研究受到了國(guó)家自然科學(xué)基金和浙江省自然科學(xué)基金的支持,。