四川大学徐小鹏&彭强AFM：破纪录！全聚合物太阳能电池20%效率！

开发高性能的全聚合物太阳能电池（all-PSCs）仍然是一个挑战，主要由于聚合物共混物形貌控制的困难。

本研究四川大学徐小鹏和彭强等人将苯并[1,2-d:4,5-d']双噻唑（BBTz）引入PM6主链，构建了一系列三元共聚物供体，利用其熵增效应和与聚合物受体的优异相容性来调控共混物形貌。BBTz的引入拓宽了吸收范围，增强了薄膜结晶度，并通过其低偶极矩和高静电势显著改善了供体-受体的相容性，促进了活性层中纳米纤维结构的形成，从而优化了共混物形貌。基于PBZ-10:PY-IT的器件实现了19.06%的功率转换效率（PCE）。通过在二元共混物中引入PBQx-TF，进一步优化了形貌、电荷传输、激子寿命、电荷解离和收集，并抑制了电荷复合，最终实现了全聚合物太阳能电池的创纪录效率20.04%。

研究结果表明，三元共聚物策略在提升全聚合物太阳能电池性能方面具有显著效果。通过优化分子设计和组分选择，该方法为实现更高效率的全聚合物太阳能电池提供了可行的途径，并支持了可再生能源技术的发展。

文章亮点总结

1. 三元共聚物策略优化形貌: 通过将苯并[1,2-d:4,5-d']双噻唑（BBTz）引入PM6主链，构建了一系列三元共聚物供体，显著改善了供体-受体的相容性，促进了纳米纤维结构的形成，优化了活性层形貌。

2. 创纪录的20.04%效率: 通过引入PBQx-TF进一步优化二元共混物的形貌和电荷传输，最终实现了全聚合物太阳能电池的创纪录效率20.04%，同时保持了优异的填充因子（FF）和开路电压（VOC）。

3. 优异的操作稳定性: 三元共混物器件在800小时的连续光照下仍保持了80%的初始效率，展示了其在长期操作中的稳定性，为全聚合物太阳能电池的实际应用提供了有力支持。

W. Qiu, C. Liao, Y. Li, M. Deng, Y. Duan, X. Xu, Q. Peng, Breaking 20% Efficiency of all-Polymer Solar Cells via Benzo[1,2-d:4,5-d′]Bisthiazole-Based Terpolymer Donor Strategy for Fine Morphology Optimization. Adv. Funct. Mater. 2025, 2503009.

https://doi.org/10.1002/adfm.202503009

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