朱卫国&付杰浩&李刚AM：揭示能量损失机制，助力三元有机太阳能电池效率突破20%：系统性寡聚物策略

在有机太阳能电池（OSCs）中，三元策略是获得高效OSCs的主流方法。深入理解其工作机制及提升开路电压（VOC）的材料选择标准对于OSCs的进一步突破至关重要。

通过模块化设计原则，常州大学朱卫国、香港理工大学付杰浩和李刚等人系统性地设计了一系列具有相似分子构型但不同HOMO能级的寡聚物给体——SBDD、SBDD-F、SBDT-F和SBDT-Cl。研究发现，这些寡聚物的HOMO能级对三元OSCs的VOC影响微乎其微，而其与受体的优异兼容性在提升VOC中起到了关键作用。这些寡聚物有效抑制了受体的过度聚集，实现了聚集诱导猝灭抑制（ACQS），增强了外量子电致发光效率（EQEEL），并降低了非辐射复合能量损失。同时，寡聚物优化了共混膜的形貌，从而提高了填充因子（FF）和器件性能。

值得注意的是，基于SBDT-F和SBDT-Cl的三元OSCs分别实现了19.8%和20.1%（认证效率19.76%）的卓越功率转换效率（PCE），FF分别达到80.9%和80.7%。本研究阐明了第三组分能级对三元OSCs中VOC的非典型作用，为未来OSCs设计提供了宝贵指导。

研究亮点

1. 突破效率极限：通过引入寡聚物给体，三元有机太阳能电池效率突破20%，其中SBDT-Cl基器件认证效率达19.76%，为当前OSCs领域的最高水平之一。

2. 颠覆传统认知：研究发现第三组分的HOMO能级对Voc
   影响极小，关键是其与受体的兼容性，通过抑制过度聚集和ACQS效应显著降低能量损失。

3. 形貌优化新策略：寡聚物不仅提升电荷传输效率，还精细调控活性层形貌，实现高填充因子（FF>80%）和均衡的性能提升。

H. Xia, C. You, J. Fu, D. Luo, R. Ma, H. Liu, Y. Lang, X. Lu, W. Zhu, G. Li, Unveiling Energy Loss Mechanisms to Empower Ternary Organic Solar Cells with over 20% Efficiency: A Systematic Oligomeric Approach. Adv. Mater. 2025, 2501428.

https://doi.org/10.1002/adma.202501428

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