材料和器件工艺创新是推动有机光伏效率向前迈进的不竭动力。近期，中国科学院重庆绿色智能技术研究院与国内外多家机构合作，通过改进活性层分子结构及活性层处理工艺，提升有机光伏器件性能。相关研究工作连续发表在Materials Science and Engineering R: Reports上。[1-2]
非富勒烯受体的分子设计推动了有机太阳能电池（OSC）效率的显著进步，但是要实现从高效率小面积器件向大面积组件的转化，仍需要匹配的器件结构设计，而这一关键环节却常被忽视。研究人员基于吩嗪（Pz）核开发了一种酯基功能化策略，替代传统的卤化方法，设计出两种新型非富勒烯受体（Pz-E2F与Pz-E2Cl）。理论与实验分析表明，相较于未酯化的Pz-2F，中心Pz核的酯功能化增强了静电相互作用、结晶性及给体-受体的相容性，从而提升了激子解离效率、降低了激子复合率，实现了更均衡的空穴/电子迁移率，并增强了OSC器件中的电荷生成能力。基于该材料的三元太阳能电池实现了20.03%的光电转换效率（PCE），显著超过二元体系（18.12%）。更重要的是，该分子设计展现出优异的可放大性，在面积为19.3 cm2的组件中仍保持15.56%的高效率。中国科学院重庆绿色智能技术研究院肖泽云研究员、陈瑶副研究员、台州学院陆仕荣教授为论文的共同通讯作者，博士生田耕穗为论文的第一作者。[1]
在另一项工作中，研究人员探索了叶绿素分子作为活性层中激子传递中介的可行性。在自然界中，叶绿素（Chl）占叶片重量的0.5‰至5‰。但是正是这一微量的天然敏化剂，实现了高效的光吸收与能量转换。尽管已有多种人工系统被设计用于模拟叶绿素的光吸收与转换特性，但将其应用于太阳能电池仍面临诸多挑战。事实上，自然界中叶绿素的太阳能转换效率不足5%，远低于现代太阳能技术的高效表现。释放生物基叶绿素的太阳能潜力至今仍是一项挑战。
受叶绿素作为天然光电转换材料的独特功能启发，研究人员将生物源叶绿素作为激子转移中介体集成于有机太阳能电池（OSCs）中。研究表明，叶绿素衍生物不仅可优化活性层形貌，还能介导激子扩散与电荷生成。这种双重功能显著提高了器件效率，使基于叶绿素的有机太阳能电池实现了19.54%的光电转换效率（PCE）。该研究为生物基材料在光伏领域的应用提供了参考，提出了一条兼顾高效率与环境相容性的“绿色”解决方案。中国科学院重庆绿色智能技术研究院肖泽云研究员、重庆邮电大学段胜楠博士、吉林大学王晓峰教授、日本关西学院大学Hashimoto教授为论文的共同通讯作者，重庆邮电大学段胜楠博士为论文的第一作者。[2]
1. 原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Ester-functionalized nonfullerene acceptors modulate crystallinity enabling 20% efficiency organic solar cells with scalability
Gengsui Tian, Yao Chen, Yaohui Li, Lei Liu, Qianyi Ma, Shengnan Duan, Chaisa Uragami, Hideki Hashimoto, Peihao Huang, Chunming Yang, Yang (Michael) Yang, Shirong Lu, Zeyun Xiao
Mater. Sci. Eng. R Rep., 2025, DOI: 10.1016/j.mser.2025.101118
2. 原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Chlorophylls for dual-function exciton relay and morphology regulation in organic solar cells
Shengnan Duan, Teng Gu, Lei Liu, Shin-ichi Sasaki, Chaisa Uragami, Peihao Huang, Xue Jiang, Yuanqi Zhou, Ziyan Liu, Dingqin Hu, Heng Liu, Xinhui Lu, Hitoshi Tamiaki, Xiao-Feng Wang, Hideki Hashimoto, Zeyun Xiao
Mater. Sci. Eng. R Rep., 2025, DOI: 10.1016/j.mser.2025.101062
