尧山实验室在有机光伏材料领域最新研究进展
作者:尧山实验室 时间:2025-07-22 点击数:
尧山实验室在有机光伏材料设计与器件工程领域取得重大突破!团队通过创新分子设计策略,成功开发出新型卤素取代吩嗪核的栓系小分子受体(TSMAs),助力聚合物太阳能电池(PSCs)实现19.8%的高效率与超长稳定性。

该研究聚焦高性能有机光伏材料开发,针对栓系受体长期存在的能量损失高(~0.6eV)、效率滞后(16-18%)及稳定性不足等核心难题,提出创新解决方案。通过创新分子设计,在栓系小分子受体(SMAs)中引入吩嗪单元,并结合卤素取代策略(F/Cl/Br)优化受体性能。其中,氟取代的DPz-F受体展现出最佳的分子堆积(π-π堆叠距离仅3.68 Å)和相分离形貌,使器件能量损失降至0.525 eV,同时实现19.80%的创纪录效率和82.42%的超高填充因子。此外,DPz-F基器件在85℃老化测试中表现出卓越的稳定性,T80寿命达1000小时,远超传统Cl/Br基受体,为高效稳定聚合物太阳能电池提供了新方案。

该研究首次将吩嗪核工程与卤素尺寸调控相结合,成功解决了栓系受体效率与稳定性难以兼得的难题。通过精确调控分子间相互作用,DPz-F形成均匀的纤维状网络结构,显著提升电荷传输效率(μb/μe=0.984),并抑制非辐射复合(理想因子n=1.055)。这一工作不仅刷新了栓系受体的效率纪录,更证明了低聚物设计可同时优化光电性能和机械稳定性,为下一代柔性光伏器件的开发提供了全新思路。
相关成果发表于能源材料顶级期刊《Energy & Environmental Science》(影响因子:32.5)。
题目:
Halogen-Substituted Phenazine Cores Reduce Energy Losses and Optimize Carrier Dynamics in Tethered Acceptors for 19.8% Efficient and Stable Polymer Solar Cells.
原文链接:
https://doi.org/10.1039/D5EE01686J.