本网讯 近日，我院绿色合成与应用研究所在有机太阳能电池领域取得重要研究进展，成果论文以题为“Fine-Tuning Electrostatic Interactions and Dispersion of a Guest Component Toward High-Performance Polymer Solar Cells”在材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》（SCI一区Top，影响因子19）上正式发表。论文第一作者为我校2023级博士研究生阙明明，通讯作者为黄斌副教授和李立清教授。

聚合物太阳能电池（PSCs）因具有质量轻、可溶液加工、柔性可弯曲以及大面积制备成本低等优势，成为可再生能源领域的重要研究方向。然而，传统二元体系在激子动力学调控和电荷传输平衡等方面仍存在一定瓶颈，难以同时满足高效率与长期稳定性的应用需求。

图1.聚合物给体PM6、PBQ10和受体L8-BO的化学结构的ESP值和能级图

为解决以上难题，研究团队创新性的将宽带隙聚合物给体PBQ10引入经典PM6:L8-BO二元体系，构建了高性能三元聚合物太阳能电池。有效调控了三元共混体系的微观相分离形貌。同时，PBQ10与PM6在吸收光谱上形成良好的互补关系，显著增强对太阳光谱的利用效率，为高效光生载流子的产生提供了有利条件。实验结果表明，当PBQ10的添加量为5 wt%时，基于PM6:PBQ10:L8-Bo的三元器件光电转化效率（PCE）可达到20.02%，显著高于二元体系（19.39%）。

图2.PM6:L8-BO,PM6:PBQ10(5%):L8-BO, and PM6:PBQ10(10%):L8-BO器件的光伏性能

此外，通过分子表面静电势（ESP）和接触角测试发现，PBQ10的引入可以有效改善分子之间的相互作用和活性层的相融性，从而形成了更加均匀、平滑的纤维状网络结构，有效抑制了各组分的过度聚集。同时，掠入射广角X射线散射（GIWAXS）测试进一步证实，该三元体系呈现出 face-on 分子取向，其π–π堆叠距离和晶体相干长度得到优化，为垂直方向的电荷传输构建了高效通道。

本研究不仅将三元聚合物太阳能电池的PCE成功提升至20.02%，还提出了一种通过调控分子表面静电势与第三组分空间分布来优化器件性能的新策略，为三元体系中第三组分的分子结构设计及其空间分布调控提供了重要指导，对推动高性能有机光伏器件的研发及其产业化进程具有重要意义。

据悉，本研究工作得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金、江西省高层次高技能领军人才培养工程以及赣州市科技计划项目等项目的资助。

原文链:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202530825

文、图/黄斌

一审/史超

二审/陈琰

三审/李金辉