有機(jī)太陽(yáng)能電池作為一種新興的光伏技術(shù)，由于其溶液可加工性以及可用于多功能傳感器和可穿戴電子產(chǎn)品，引起了人們極大的關(guān)注。近年來(lái)，得益于光伏材料的快速發(fā)展，有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率取得了較大的進(jìn)步。然而，廣泛采用的非富勒烯小分子受體在外部應(yīng)力如光、熱等條件下易發(fā)生分子擴(kuò)散和自聚集，從而導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)形貌的形成。因此，有機(jī)太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)其商業(yè)化應(yīng)用仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

為解決有機(jī)太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性問(wèn)題，寡聚物受體被成功研發(fā)。通過(guò)單鍵或者噻吩π橋?qū)蓚€(gè)或三個(gè)非富勒烯小分子單元連接而成的寡聚物受體，可以抑制分子的擴(kuò)散從而穩(wěn)定活性層的形貌。但相對(duì)于小分子受體而言，寡聚物受體具有相對(duì)較長(zhǎng)且扭轉(zhuǎn)的共軛主鏈，破壞了分子的緊密堆積，進(jìn)而抑制了電荷載流子的產(chǎn)生和傳輸。相較傳統(tǒng)的連接方式，柔性烷基鏈連接單元?jiǎng)t可以更為有效地調(diào)控活性層結(jié)晶行為及形貌，這是因?yàn)槿嵝赃B接單元可以在一定程度上降低主鏈剛性進(jìn)而增強(qiáng)給體和受體之間的共混性。該策略已被證明可以提高全聚合物太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和機(jī)械性能。然而，柔性連接單元在寡聚物中的應(yīng)用還未曾被研究。鑒于此，香港城市大學(xué)任廣禹（Alex K.-Y. Jen）教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)引入柔性連接單元將兩個(gè)非富勒烯小分子連接在一起，合成了一種新型的二聚體受體dT9TBO。

圖1. （a）給、受體的分子結(jié)構(gòu)式。（b）受體的吸收光譜。（c）給、受體的能級(jí)。

研究表明，柔性烷基鏈連接單元可以有效地調(diào)節(jié)活性層形貌，基于PM6dT9TBO的三元器件可以達(dá)到18.41%的能量轉(zhuǎn)化效率并且可以獲得一個(gè)較高的開(kāi)路電壓（0.88 V）和較高的填充因子（77.26%）。這可以歸因于二聚體受體較高的LUMO能級(jí)，以及共混膜更為優(yōu)異的結(jié)晶性引起的有效電荷傳輸改善。同時(shí)，Y6:dT9TBO混合物更高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也說(shuō)明，含柔性連接單元的二聚體不僅可以有效地抑制受體分子擴(kuò)散，還可以限制共價(jià)鍵合單體的運(yùn)動(dòng)。更為重要的是，Y6和dT9TBO的良好混溶性有助于分子合金的形成并誘導(dǎo)形成更加致密的分子堆積。被抑制的分子擴(kuò)散特性以及更為致密的分子堆積協(xié)同作用，使得三元（PM6dT9TBO） 薄膜在老化和外部應(yīng)力下表現(xiàn)出更穩(wěn)定的形貌。進(jìn)而，基于dT9TBO的三元器件展現(xiàn)出優(yōu)異的光、熱穩(wěn)定性。

圖2. 基于不同受體的有機(jī)太陽(yáng)能電池的（a）J-V曲線和（b）EQE曲線。（c）反式器件在持續(xù)光照下的MPP追蹤穩(wěn)定性。（d）反式器件在65℃下的熱老化穩(wěn)定性。

此外，基于柔性連接單元的二聚體受體也可以增強(qiáng)柔性器件的機(jī)械性能，在1500次彎曲循環(huán)后可以保持95%的初始效率。這是由于柔性連接單元可以在器件中提供一定的柔韌性，因此可減輕彎曲過(guò)程中施加在器件上的機(jī)械應(yīng)力，從而形成穩(wěn)定的形貌。結(jié)果證明，在三元材料體系中加入少量的二聚體受體不僅可以提高太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化效率，而且還可以增強(qiáng)在熱、光、偏壓和機(jī)械應(yīng)力下的耐用性。

圖3. （a）柔性器件的J-V曲線。（b）柔性器件的機(jī)械性能。

這一成果近期發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章第一作者是香港城市大學(xué)博士研究生齊峰和博士后李彥勛，通訊作者為任廣禹（Alex K.-Y. Jen）教授。

審核編輯 ：李倩