图为陆仕荣团队联合香港理工李刚团队发表最新成果

图为制备高效有机太阳电池，突破世界最高效率记录，推进商业化进程

近日，材料科学与工程学院陆仕荣团队联合香港理工大学、中国科学院重庆绿色智能技术研究院，基于光伏材料结构创新，在有机太阳能电池领域取得突破性进展，再次刷新单节有机太阳能电池世界最高效率记录。此成果“Rational molecular and device design enables organic solar cells approaching 20% efficiency”发表在《Nature Communications》上。陆仕荣研究员、李刚教授、肖泽云研究员为该论文的共同通讯作者，杨乾广老师和付杰浩博士为该论文的共同第一作者。

近年来，得益于新型吸光材料的开发，具有轻、薄、柔特性的有机太阳能电池取得了飞速发展。为了突破有机太阳能电池的效率瓶颈，需要进一步降低电池的能量损失，同时保证高效的吸光和电荷传输特性。在高效二元体系中引入第三组分是常用的提升有机太阳能电池效率的方法，但是如何选取合适的第三组分是研究人员需要面对的难题，因为第三组分需要满足多个关键要求，包括低的电荷转移态-带隙差、高介电常数、合适的表面能与结晶性等。在本工作中，研究团队系统性地研究了第三组分的设计规则。基于理论计算，通过调控端基卤代位置，设计合成了一种新型非富勒烯受体o-BTP-eC9。得益于电荷转移状态的提升，o-BTP-eC9显著降低了有机太阳能电池的能量损失。此外，新的受体与宿主受体BTP-eC9具有优异的混溶性、结晶和能级兼容性，使得基于PM6:BTP-eC9:o-BTP-eC9的三元体系的效率达到19.9% (第三方权威机构认证为19.5%)，再次刷新单节有机太阳能电池世界最高效率记录。

该成果的发表，进一步推进了有机太阳能电池的商业化进程，为新型高效有机太阳能电池的设计提供了新思路。

成果链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46022-3