AM：20.4%效率！高光致發光量子產率和適度結晶度的3D結構受體，用于低電壓損耗的高效有機太陽能電池

本研究北京師范大學薄志山、青島大學劉亞輝和路皓等人提出了一種分子設計策略，通過將3D結構單元（降冰片烯）引入稠環受體分子的核心或端基，合成了三種新型受體分子（LLZ1、LLZ2和LLZ3）。

研究發現，降冰片烯單元的引入能夠有效抑制分子過度聚集，顯著提升受體的光致發光量子產率（PLQY），并降低器件中的非輻射復合電壓損耗。其中，LLZ1因其高PLQY和適度結晶性，在降低電壓損耗和提升電荷傳輸之間實現了最佳平衡。

基于LLZ1的二元器件實現了18.0%的能量轉換效率（PCE），三元器件效率進一步提升至20.4%，電壓損耗低至0.508 V，是目前性能最優的有機太陽能電池（OSCs）之一。該研究為開發低電壓損耗、高效率的OSCs提供了新思路。

研究亮點

1. 創新分子設計：通過引入3D降冰片烯單元調控受體分子的聚集行為，顯著提升PLQY并降低非輻射復合電壓損耗。

2. 性能突破：LLZ1受體在二元和三元器件中分別實現18.0%和20.4%的PCE，電壓損耗低至0.508 V，創下同類器件新紀錄。

3. 機制解析：結合單晶結構分析和瞬態吸收光譜，揭示了分子堆積與電荷傳輸的平衡關系，為高效OSCs設計提供理論指導。

X. Zhu, C. Gu, Y. Cheng, H. Lu, X. Wang, G. Ran, W. Zhang, Z. Tang, Z. Bo, Y. Liu, 3D-Architectured Acceptor with High Photoluminescence Quantum Yield and Moderate Crystallinity for High-efficiency Organic Solar Cells with Low Voltage Loss. Adv. Mater. 2025, 2507529.

https://doi.org/10.1002/adma.202507529

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