陈永胜AFM：PCE 20.16%！中心分子堆叠调节剂再次创OSCs效率纪录

主要内容

非富勒烯受体（NFA）的中心单元工程对调控分子堆积至关重要，进而显著影响有机太阳能电池（OSC）的光电转换效率（PCE）。为在不显著影响分子能级的前提下精准调控受体材料的分子堆积特性，南开大学陈永胜、姚朝阳等人设计了一种高效非富勒烯受体CS4，其核心创新是在中心单元引入与中心平面垂直的硫桥连氯化苯基，将其打造为新型正向分子堆积调节剂。

实验结果表明，得益于这一分子拓扑结构的优化调控，新构建的受体材料CS4相较于对照受体CH3，展现出更紧密的分子堆积、更均衡的电荷迁移率、更优异的相分离结构，且能量无序度更低。因此，基于D18:CS4的二元有机太阳能电池实现了18.57%的优异光电转换效率（PCE），显著优于D18:CH3对照器件的17.81%；更值得关注的是，D18:CS4:BTP-eC9三元器件的冠军效率进一步攀升至20.16%，实现了效率的大幅突破。

除了效率优势，D18:CS4二元器件与三元器件的稳定性也全面优于D18:CH3体系：65℃热应力条件下，二者的T80寿命（效率衰减至初始值80%的时间）分别达到1200小时和2500小时；连续光照条件下，T80寿命分别为550小时和710小时，展现出极具竞争力的应用潜力。

该研究证实，通过精心设计与受体中心平面垂直的构建单元，可使其成为高效的分子堆积调节剂。这些发现不仅清晰阐明了材料结构与分子堆积之间的构效关系，更验证了精准设计中心分子堆积调节剂是制备高性能有机太阳能电池的有效策略，为高性能有机太阳能电池的材料设计与性能优化提供了全新思路。

文献信息

Central Molecular Stacking Regulator Boosts the Efficiency of Organic Solar Cells

Saisai Liu, Zheng Xu, Ziqi Ma, Wenkai Zhao, Wendi Shi, Guanghui Li, Zhaoyang Yao, Yaxiao Guo, Guankui Long, Xiangjian Wan, Chenxi Li, Yongsheng Chen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202525577