有機(jī)太陽能電池（OSCs）的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）被證明可以通過活性層薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)微調(diào)而得到改善。由于具有重量輕、機(jī)械靈活性和卷對(duì)卷加工性等吸引人的優(yōu)點(diǎn)，OSCs已引起越來越多的關(guān)注。作為柔性電子系統(tǒng)的一種有前途的電源，它們具有相對(duì)較高的PCE，但仍需加以改進(jìn)。

小分子供體客體在開發(fā)基于三元策略的OSCs中發(fā)揮了積極作用，這是一種優(yōu)化光伏性能的有效方法。

在發(fā)表在《焦耳》上的一項(xiàng)研究中，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所葛自儀教授領(lǐng)導(dǎo)的小組設(shè)計(jì)并合成了兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)相似的小分子供體G17和G19，它們?cè)诜肿佣询B順序上有所不同。G17表現(xiàn)出無定形取向，而G19則具有極其有序的邊沿取向。

研究人員采用三元策略，將第三種成分G17和G19分別引入D18-Cl:Y6二元系統(tǒng)，以微調(diào)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和光吸收。

基于G19（相對(duì)有序的小分子供體G19）開發(fā)的非富勒烯剛性有機(jī)太陽能電池（OSCs）達(dá)到了18.5%的卓越的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE），這甚至屬于迄今為止報(bào)道的剛性O(shè)SCs的最佳性能。相應(yīng)地，基于G17的剛性O(shè)SCs只顯示了17.13%的相對(duì)較低的PCE。

基于D18-Cl:G19:Y6的剛性O(shè)SCs的優(yōu)異光伏性能可歸因于供體客體的高度有序的分子堆積，這增強(qiáng)了相分離和載流子傳輸。

此外，研究人員為柔性O(shè)SCs獲得了15.9%的穩(wěn)定PCE，這是報(bào)告的柔性最先進(jìn)OSCs的最高PCE。最重要的是，三元柔性O(shè)SCs表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，因?yàn)樗鼈冊(cè)?000次彎曲循環(huán)后可以保持約93%的原始PCE。

這項(xiàng)研究在剛性和柔性O(shè)SCs方面都取得了突破性進(jìn)展，并闡明了在構(gòu)建高效的三元系統(tǒng)時(shí)加入高度有序的分子供體。