近年来，非富勒烯受体材料的发展使得有机太阳能电池的研究取得了新的突破性进展，光电转换效率已经超过18%。目前，有机太阳能电池已经能够轻易实现高开路电压（V_oc）和短路电流（J_sc）。相比较而言，填充因子（FF）则成为限制其光电转换性能的关键因素，只有极少数有机太阳能电池的FF能够超过80%。有机太阳能电池较低的填充因子源于活性层内部较低的电荷提取能力与较高的电荷复合。因此寻找促进电荷提取和抑制电荷复合的有效手段是进一步提升其光电转换性能的关键。

  近期，四川大学彭强教授团队在非富勒烯聚合物有机太阳能电池研究方面取得新进展，通过非富勒烯受体小分子设计、三元器件工艺以及引入挥发性固体添加剂对器件的活性层进行精准调控，促进了器件的电荷提取、抑制了电荷复合，使得单节有机太阳能电池的光电转换效率获得19.05%的新纪录。相关成果以标题为“Realizing 19.05% Efficiency Polymer Solar Cells by Progressively Improving Charge Extraction and Suppressing Charge Recombination”发表在《Advanced Materials》（Adv. Mater.2022, DOI: 10.1002/adma.202109516）上。四川大学化学学院研究生崇凯恩为论文第一作者。此研究得到国家自然科学基金等资助。

图1（a）该工作所涉及到的给受体材料以及添加剂的分子结构；（b）基于PTQ10给体以及不同比例受体BTP-FTh:IDIC器件的电流密度–电压特性曲线；（c）在PTQ10:BTP-FTh:IDIC中加入不同含量添加剂DTT时器件的电流密度–电压特性曲线；（d）文献报道的基于PTQ10给体的聚合物太阳能电池PCE-FF散点图

  该工作是彭强教授团队近期关于高性能有机太阳能电池给受体材料合成、界面工程以及太阳能电池器件工艺研究的最新进展之一。在过去的两年里，该团队设计合成了一系列的高性能给受体材料并成功运用于有机太阳能电池当中（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1907570; ACS Energy Lett. 2020, 5, 2434; Chem. Mater. 2021, 33, 7396; ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 25214；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 17760；Chem. Eng. J. 2021, 426, 131910；Nanoscale,2020, 12, 12928; J. Power Sources 2021, 499 229961等）。同时，他们发展了一系列的活性层形貌调控工艺，包括溶剂老化（延时处理）工艺（Energy Environ. Sci., 2020, 13,4381）、交叉异质结形貌制备工艺（Adv. Funct. Mater. 2021, 2108797）、以及广泛运用的三元共混以及分子掺杂工艺（Chem. Mater. 2021, 33, 7396；ACS Energy Lett. 2020, 5, 2434；Energy Environ. Sci., 2020, 13, 4381）等。在界面工程上，开发了基于水溶液制备以及低温处理的高性能无机空穴传输层（Ang. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 22554.）等。这些研究成果极大地推动了有机聚合物太阳能电池的发展。

  论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202109516