武大闵杰：18.12%可控无序不对称给体实现高效全小分子太阳能电池

主要内容

全小分子有机太阳能电池（all-SMOSCs）凭借明确的分子结构和优异的批次重复性，成为下一代光伏技术的潜力候选者，但其效率受限于形貌调控与加工性能。针对这一核心瓶颈，武汉大学闵杰、孙瑞团队开展专项研究，设计了三种不对称小分子给体 ——MPhS-HF、MPhS-OP 和 MPhS-PF，通过差异化侧链功能化修饰，系统探究分子设计、溶液态相互作用、结晶动力学与共混形貌之间的构效关系。

其中，MPhS-OP 表现出独特的延迟结晶特性，且与非富勒烯受体 L8-BO 形成优异的相容性，进而构建出精细互穿的给体 - 受体网络结构。该结构可有效促进激子高效解离、实现电荷平衡传输，并显著减少复合损失，最终使 MPhS-OP:L8-BO 二元器件在传统旋涂工艺下达成 18.12% 的创纪录光电转换效率（PCE）。更值得关注的是，该体系展现出卓越的加工耐受性 —— 在厚膜制备、大面积器件组装、高速刮涂工艺及绿色溶剂加工等多元化场景中，器件效率均稳定保持在 16.4% 以上，为其规模化应用奠定了关键基础。

原位光谱表征与热力学模拟结果表明，MPhS-OP 的优异性能源于其独特的成膜动力学行为：相对于受体 L8-BO，给体分子的沉淀过程被显著延迟，从而有效抑制了过早相分离，确保在不同加工条件下均可稳定形成均一的纳米互穿形貌。闵杰、孙瑞团队的这项研究证实，对不对称小分子给体进行精准侧链工程设计，是同时调控 all-SMOSCs 溶液态相互作用、结晶动力学及本体异质结形貌的高效策略。该成果不仅为全小分子有机太阳能电池树立了新的效率标杆，揭示了规模化制备过程中给体设计对成膜路径及形貌重复性的关键调控作用，更从分子层面阐明了器件加工耐受性的内在机理，凸显了不对称给体工程设计作为推动高性能、可制造有机光伏技术发展的通用策略价值。

文献信息

Controlled-DisorderAsymmetricalDonorsEnableEfficientAll-Small-MoleculeSolarCellswithExcellentSolution-Processability

Lin-YongXu,YuanGao,RuiSun,ZichengXing,BoXiao,XinrongYang,YimingShao,BowenChang,XiaoheiWu,Prof.BiaoXiao,MeimeiZhang,Prof.JieMin

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202519713