武汉大学闵杰团队最新AM:聚合物给体主链局域电势调控抑制能量无序,实现高效率、高稳定性及可规模化有机太阳电池
低结晶性聚合物给体（PD）中较高的能量无序和较短的激子扩散长度严重限制了有机太阳能电池（OSCs）的激子解离、电荷传输、光电转换效率、运行稳定性以及规模化制备。基于此，武汉大学闵杰/孙瑞&江汉大学肖标&湖北师范大学邵一鸣团队提出了一种局域电势调控（localized potential regulation）策略，通过对聚合物给体主链进行精准设计，从分子本征层面抑制能量无序，相关成果发表于Advanced Materials期刊。研究在DP1聚合物具有较高结构无序性的主链中引入一种强吸电子结构单元，构建了新型聚合物给体DP10。DP10具有更高的主链刚性、优化的局域电子极化以及与受体L8-BO更加适宜的相容性。这些特性的协同作用有效降低了激子束缚能，抑制了激子–声子耦合，从而将激子扩散长度由15.5 nm提高至19.9 nm。因此，DP10实现了更加均衡且具有缺陷容忍性的电荷传输，同时降低了器件中的非辐射复合损失。基于DP10:L8-BO构筑的二元有机太阳能电池实现了19.51%的光电转换效率，并表现出优异的热稳定性和良好的膜厚容忍性。进一步构筑的DP10:L8-BO:BTP-eC9三元器件实现了20.57%的光电转换效率；面积为15.1 cm²的太阳能组件实现了17.20%的光电转换效率，其填充因子（FF）分别达到81.04%和77.39%。本研究确立了局域电势调控作为聚合物给体分子设计的一项重要原则，为同时实现下一代有机太阳能电池的高效率、高热稳定性以及优异加工鲁棒性提供了新的分子设计策略。论文信息：L.-Y. Xu, Z. Xing, Y. Shao, et al. “ Localized Potential Regulation on Polymer Donor Backbone Suppresses Energetic Disorder for Efficient, Stable and Scalable Organic Solar Cells.” Advanced Materials (2026): e74059. https://doi.org/10.1002/adma.74059
