AFM：通过降低非辐射能量损耗的 2D/1A 三元混合策略实现 19.78% 效率的有机太阳能电池

第一作者（或者共同第一作者）：蒋晓林，王晓东，王逸凡

通讯作者：路皓，刘亚辉，薄志山

通讯单位：青岛大学，北京师范大学，四川大学，东华大学

近年来，由于非富勒烯受体（尤其是 Y 系列受体）的巨大进步，有机太阳能电池的发展取得了长足进步，光电转换效率（PCE）迅速提高。然而，Voc仍然大大低于肖克利-奎塞尔理论的预测值。这种差异的特点是低电压，或者换句话说，高电压损耗，限制了有机太阳能电池的PCE。有研究表明，降低ΔEnr值往往会导致OSC中JSC和FF的恶化。在不降低光伏性能的情况下降低ΔEnr仍然是一个巨大的挑战。

近日，青岛大学路皓副教授、刘亚辉教授和薄志山教授，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Achieving 19.78%-Efficiency Organic Solar Cells by 2D/1A Ternary Blend Strategy with Reduced Non-Radiative Energy Loss”的文章。该文章介绍了一种引入与受体相容性较好的小分子给体第三组分，制备低非辐射能量损失的高效器件的方法。

小分子给体LJ1的引入能够有效调整受体相的聚集行为，有利于改善薄膜形貌，从而使三元器件活性层获得更加优良的相分离尺寸。此外，LJ1的引入使基于D18:LJ1:BTP- eC9-4F器件的空穴与电子迁移率都得到了提升，电荷传输性能提高且更平衡，激子解离与电荷收集效率均有明显改进，三元器件能够显著减弱双分子复合。

分子动力学模拟的结果显示，小分子给体LJ1的引入能够有效增加D18与BTP-eC9-4F之间的分子间距，这有助于抑制电荷载流子非辐射衰变 (knr)，从而降低非辐射能量损失。

在不同活性层体系中LJ1的加入也能够使非辐射复合能量损失减少，并有效提高器件性能。在D18:L8-BO体系中引入LJ1后，基于D18:LJ1:L8-BO器件的非辐射复合能量损失降低至0.179 eV，PCE达到19.78%。这项工作证明了引入与受体高度兼容的第三组分是构建高性能 OSC 的有效策略。

Achieving 19.78%-Efficiency Organic Solar Cells by 2D/1A Ternary Blend Strategy with Reduced Non-Radiative Energy Loss

薄志山教授 简介：北京师范大学化学学院教授，2014年被聘为教育部长江学者特聘教授，教育部能量转换与存储材料长江学者创新团队带头人，能量转换与存储材料北京市重点实验室主任。主要从事有关聚合物光电功能膜材料方向的研究，在J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem.、Macromolecules、Adv. Mater.等杂志上发表论文300多篇，被引用4000余次。