北京
随着非富勒烯受体的发展，有机太阳能电池的光电转换效率得到快速提升。然而，界面电荷转移（CT）态引发的非辐射复合，仍是限制开路电压与整体效率进一步提升的核心瓶颈之一。在高性能给体-受体共混体系中，界面生成的电荷转移激子辐射耦合作用弱，极易发生非辐射衰减，造成电致发光被抑制，产生严重的电压损失。香港科技大学潘世豪、颜河，香港理工大学李刚，上海交通大学朱磊，南方科技大学何凤，北京工业大学郑子龙等人开展相关研究，提出一种固态发光客体受体策略，构建可热激活的辐射衰减通道，在不损害电荷产生与输运性能的前提下抑制电荷转移态非辐射复合。将具有发光特性的Y系列受体引入高性能主体体系，可形成与界面电荷转移能级体系能量共振的局域激发（LE）态。单晶分析、光谱实验与分子动力学模拟结果表明：界面电荷转移激子能够通过热激发重新布居到主体受体的局域激发态，随后经高效共振能量转移传递至发光客体，由此搭建一条间接但高效的辐射复合通路；即便客体局域激发态与电荷转移态之间的直接电子跃迁禁阻，该间接耦合机制仍可实现高效辐射复合。与此同时，客体受体的引入能够降低给体-受体界面以及受体相区内的能量无序度，进一步抑制低能尾态与非辐射衰减。
基于该策略制备的器件电致发光量子效率显著提升，非辐射电压损失降至0.142eV，同时保持17%的光电转换效率。单结三元器件实现21.2%的光电转换效率（认证值20.84%），开路电压达0.93V。综上，该研究证实，依托固态发光实现电荷转移态-局域激发态耦合是降低有机太阳能电池能量损失的有效光物理手段，可与传统的形貌调控、前线轨道能级优化策略互为补充。除本研究所采用的特定材料体系外，该工作表明热调控激发态耦合与固态发光激活是调控有机太阳能电池复合过程的有力途径，相关方向尚有待深入挖掘。这些思路为分子设计开辟了新途径，有望推动有机太阳能电池逼近其理论效率极限。
文献信息
Solid-stateemissiveacceptorsenablethermallyaccessibleradiativepathwaysforefficientorganicsolarcells
YingzeZhang,FeiHan,RongkunZhou,ZihaoDeng,JiehaoFu,MingjieRong,HoMingNg,YuangFu,XinDing,XianghaoZeng,JichenYi,HaoXia,JoshuaYukLinLai,RuijieMa,ChaoLi,XinhuiLu,JinyangYu,HaimingZhu,JunLiu,FengLiu,ZilongZheng,FengHe,LeiZhu,HeYan,GangLi&SaiHoPun
https://www.nature.com/articles/s41566-026-02009-8#citeas
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