AEM：用于非富勒烯有機太陽能電池的兩親性聚合物共網絡：調控分子堆疊實現高效下轉換

兩親性聚合物共網絡（APCNs）由納米尺度相分離的親水和疏水域組成，近年來在被動光子學應用（如可穿戴發光太陽能聚光器）中引起關注。

本文成均館大學Bo Ram Lee和劍橋大學Samuel D. Stranks等人將其應用拓展至有機光伏（OPVs）活性層中，實現了與傳統OPV結構不兼容的下轉換發光團的引入。APCN支架將親水發光團限制在羥基丙烯酸酯域中，而疏水的PM6:Y6體異質結（BHJ）則位于聚二甲基硅氧烷域中。所選發光團具有選擇性相親和性及與BHJ互補的吸收特性。摻入二氰亞甲基-4H-吡喃（DCM）發光團的器件表現出增強的光電流，短路電流從25.7 mA cm?2提高至27.3 mA cm?2，同時保持0.86 V的開路電壓。瞬態吸收光譜顯示PM6和Y6的基態漂白延遲，與從發光團到BHJ的有效能量轉移導致的激子補充一致。掠入射廣角X射線散射表明，發光團的分子平面性和二面角通過范德華相互作用影響BHJ的堆疊，進而影響電荷傳輸。

本研究提出了一種通過將功能性分子嵌入APCNs中以增強光電器件的多功能策略，從光子學、光電學和結構角度提供了深入見解，并將APCNs確立為下一代器件工程的通用平臺。

研究亮點：

1. 創新性引入APCNs作為多功能支架：利用其納米相分離結構，成功將親水性下轉換發光團與疏水性PM6:Y6體異質結在空間上隔離，解決了材料不相容和能級不匹配問題。

2. 實現高效下轉換與分子堆疊調控雙重功能：DCM發光團不僅通過能量轉移將紫外-藍光轉換為BHJ可吸收的光子，提升光電流，其平面分子結構還增強了Y6受體的π-π堆疊，改善電荷傳輸。

3. 提出普適性器件設計新范式：APCNs作為“支架中心”設計范式，可兼容多種功能性添加劑，為下一代光電器件（尤其是有機光伏）的材料集成與性能優化提供了新思路。

C.-S. Huang, D. Kim, W. Yang, et al. “ Amphiphilic Polymer Conetworks for Non-Fullerene Organic Solar Cells: Regulated Molecular Stacking Enables Efficient Downconversion.” Adv. Energy Mater. (2025): e04273.

https://doi.org/10.1002/aenm.202504273

學術交流QQ群

知光谷光伏器件學術QQ群：641345719

鈣鈦礦產教融合交流@知光谷（微信群）：需添加編輯微信

為加強科研合作，我們為海內外科研人員專門開通了鈣鈦礦科創合作專業科研交流微信群。加微信群方式：添加編輯微信pvalley2024，備注：姓名-單位-研究方向（無備注請恕不通過），由編輯審核后邀請入群。