19.2%效率！非富勒烯Guest受体异构工程实现高性能三元OSCs

主要内容

构建三元共混体系是实现高效有机太阳能电池的有效策略，但客体组分的精准筛选仍需耗费大量人力与时间。针对这一问题，中国科学院化学研究所朱晓张、山西大学冯丽恒、周梅素等人联合开展研究，系统探究了溴化非富勒烯受体的异构效应对三元有机太阳能电池的影响，证明卤素取代位点的精准调控对光伏性能具有决定性作用。

研究团队设计并合成了IC末端基团溴取代位点不同的两种异构体非富勒烯受体BTP‑γ‑Br与BTP‑δ‑Br，二者表现出截然不同的物理化学性质：BTP‑δ‑Br偶极矩更大、吸收红移，易发生过度聚集；而BTP‑γ‑Br结晶性较弱、分子呈面朝上取向，其单晶结构证实分子间存在独特的C≡N⋯H非共价相互作用，可显著增强分子间作用力与电荷传输性能。

基于D18:BTP‑γ‑Br的二元电池实现了0.18eV的低非辐射能量损失与0.931V的高开路电压，光电转换效率达17.1%。将BTP‑γ‑Br引入D18:N3主体体系后，三元共混薄膜结晶性显著提升并形成清晰的纤维状网络，有效促进激子解离与电荷传输。

最终，基于D18:BTP‑γ‑Br:N3的器件实现了19.2%的光电转换效率（中国计量院NIM认证效率18.9%）。本研究凸显了卤素取代几何构型在调控光电性能与聚集行为中的关键作用，通过理性异构体工程为高效有机太阳能电池提供了重要设计思路。同时，采用优化客体受体的三元体系可大幅减少研发中的试错过程，为发展高性能有机太阳能电池提供了切实可行的途径。

文献信息

High-PerformanceTernaryOrganicSolarCellsviaIsomericEngineeringofNonfullereneGuestAcceptors

ZhenzhongPan,RenjieXu,YuanyuanJiang,GuangliuRan,KeruiLiu,WenkaiZhang,MeisuZhou,LihengFeng,XiaozhangZhu

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202509661