北京
通过提升活性层材料（尤其是受体组分）的光致发光量子产率（PLQY）以抑制非辐射能量损耗(ΔE3)，是制备高性能有机太阳能电池（OSC）的关键。当前核心难点在于：如何设计受体材料，使其在维持良好结晶性与聚集特性的同时实现高光致发光量子产率，因为上述性能之间通常存在相互制衡的矛盾。北京航空航天大学孙艳明、宋佳利、孙晓波等人针对该问题，开发了一系列分别以苯、萘、蒽作为桥联单元的二聚体受体，命名为Ph-dimer、Naph-dimer与Ant-dimer。尽管从苯到蒽，桥核的共轭长度与本征发光能力逐步提升，但该系列二聚体受体的光伏性能并未呈现对应的线性变化趋势。
其中Naph-dimer实现了结晶性与光致发光量子产率的最优平衡：分子堆积增强、体系无序度降低，进而抑制能量损耗(Eloss)并促进电荷抽取。该受体拥有最大共轭链长度（CCL，35.02Å）以及最高的纯膜光致发光量子产率（3.86%）。理论与实验联合结果证实，Naph-dimer能够抑制静态无序与动态无序，兼顾有序聚集效应与聚集诱导猝灭（ACQ）抑制效果，从而提升PLQY并降低ΔE3。基于PM6:Naph-dimer的器件开路电压为0.974V，光电转换效率（PCE）达到18.90%，优于PM6:Ph-dimer体系（0.955V，15.71%）和PM6:Ant-dimer体系（0.933V，9.49%）。研究团队进一步将Naph-dimer引入PM6:L8-BO主体体系构筑三元器件，实现21.02%的光电转换效率，开路电压0.913V。
该工作表明，精准的桥联单元工程可兼顾高光致发光量子产率与结晶性，实现ΔE3最小化。Naph-dimer在高性能有机太阳能电池中具备良好应用潜力，同时为有机光伏材料的构效关系设计提供指导。适度共轭的芳香桥联是一种可行的分子设计策略：中等主链平面性可化解强发光性能与有序分子堆积之间的矛盾。
文献信息
UsingAromatic-Bridge-TunedDimerAcceptorstoHarmonizePhotoluminescenceQuantumYieldandCrystallinityforOrganicSolarCellsExceeding21%Efficiency
YueChen,HaishengMa,LongHai,DonghuiWei,YunLi,HuLiu,MingshuaiZhou,JiaweiDeng,XuelinWang,JinyeChen,ChunmingYang,LimingLiu,JunYan,ZhengTang,XiaoboSun,JialiSong,YanmingSun
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.4058890
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