近年来，随着供体-受体型 (D-A型) 交替共轭聚合物材料结构及其电池器件工艺的不断优化，聚合物太阳能电池器件的能量转换效率已经得到了显著提升。然而，值得注意的是，随着研究的深入，现有的电子供体单元和受体单元可能组合而成的聚合物已经基本用尽，很难在此基础上开发新型聚合物来进一步提高效率。与此同时，此类D-A交替共轭聚合物材料也具有以下限制：1) 单一材料难以实现全光谱响应；2) 调节溶解性的手段单一，主要靠烷基链的改变，并且部分体系中较难实现材料溶解性能和分子堆积性能的有效平衡；3) 开发新型而且匹配的电子供体单元和受体单元来实现高性能D-A交替共轭聚合物的成本较高，难度也越来越大。而这些问题在一定程度上都限制了D-A交替共轭聚合物材料及器件性能的进一步提升。
目前研究者们已经通过构筑叠层太阳能电池器件和多元共混太阳能电池器件等策略来解决上述问题，尤其是改善材料的宽光谱响应特性，进而获得较高的太阳能电池效率；但是值得一提的是，通过构筑D-A型三元共轭聚合物无疑从分子层面为解决上述问题提供了一种思路 (图1)：三元共轭聚合物不仅可以通过结构单元之间的相互调控实现材料性能和器件效率的提升，也可以利用各单元之间的比例改变进一步实现性能调节，最终为实现高效太阳能电池器件的构筑奠定基础。
图 1. 供体-受体型三元共轭聚合物的构筑方法示意图。
基于D-A型三元共轭聚合物在太阳能电池器件中的应用潜力，近日瑞典查尔姆斯理工大学王二刚教授等从电池给体材料和受体材料两方面出发，系统评述了近年来D-A型 (2D-1A和1D-2A) 三元共轭聚合物的研究进展，并充分比较了其光物理性能、电荷传输性能以及光伏器件性能等；同时也深入探讨了三元共轭聚合物中分子规整度对材料性能的调控和影响规律。
研究发现：
1) 1D2A型三元共轭聚合物有利于获得较为宽广的光吸收性能，进而实现电池器件中短路电流的提升；
2) 基于2D1A三元共轭聚合物的太阳能电池器件则通常会显示出较高的开路电压；
3) 相较于无规共聚物，1D2A结构规整型 (即D-A1-D-A2) 三元聚合物具有较好的分子规整度，有利于分子堆砌和电荷传输，从而在实现器件短路电流和开路电压的平衡和匹配方面具有一定的优势。
除此之外，研究人员也指出相较于D-A交替共轭聚合物，目前针对D-A型三元共轭聚合物，尤其是其作为受体材料的研究仍然较为有限。因此，如果能够更加系统和深入的研究D-A型三元共轭聚合物中材料结构和性能之间的关系，获得高性能材料的分子设计规律，该类聚合物将会为实现聚合物太阳能电池器件的高效能量转换提供新的思路和方法。
该论文在线发表于Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201807019) 上，论文作者分别为西安交通大学党东锋副教授，丹麦奥尔堡大学于冬宏副教授和瑞典查尔姆斯理工大学王二刚教授。该研究受到了瑞典基金委员会、瓦伦堡基金会、国家自然科学基金委员会 (51603165, 21728401) 以及丹麦创新基金等的支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201807019
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