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華師劉升建等NC：效率19.4%！樹枝狀六聚體受體實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定有機(jī)太陽(yáng)電池

發(fā)表時(shí)間：2025-01-22 11:08

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主要內(nèi)容：

為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSC）的商業(yè)化，提升光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）與增強(qiáng)器件穩(wěn)定性是兩個(gè)核心要素。近期，巨型分子受體（GMA）材料因具備**的化學(xué)結(jié)構(gòu)、高分子量（有助于在各種外部應(yīng)力下保持薄膜穩(wěn)定）以及出色的器件效率，而備受矚目，成為**潛力的候選材料。

在此背景下，華南師范大學(xué)的劉升建教授攜手香港科技大學(xué)深圳研究院的吳佳瑩教授，以及香港理工大學(xué)的馬睿杰教授，共同研發(fā)了一種創(chuàng)新的樹枝狀六聚體受體Six-IC。該受體采用支鏈連接策略，不僅成功突破了GMAs的分子量瓶頸，還實(shí)現(xiàn)了超過(guò)58%的高產(chǎn)率。

Six-IC展現(xiàn)出優(yōu)異的可調(diào)節(jié)結(jié)晶度和與給體的良好混溶性，相較于其單體DTC8，在形貌表現(xiàn)上更為出色。此外，通過(guò)武裝單元間的額外通道，Six-IC的電荷傳輸能力得到了顯著提升。因此，基于D18:Six-IC的二元OSC系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了高達(dá)19.4%的效率，這一成績(jī)?cè)诟叻肿恿渴荏w基系統(tǒng)中處于領(lǐng)先地位。同時(shí)，該器件還表現(xiàn)出**的穩(wěn)定性和薄膜韌性。值得注意的是，Six-IC不僅滿足了高分子量、高合成產(chǎn)率和**分子結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)用要求，與單體DTC8相比，還展現(xiàn)出顯著抑制的結(jié)晶性、增強(qiáng)的薄膜韌性和潛在的多通道電荷傳輸特性。此外，由于其分子量的大幅增加，Six-IC的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）也隨之提高，有效限制了共混物中的分子擴(kuò)散，從而進(jìn)一步提升了器件的穩(wěn)定性。

綜上所述，這種高性能樹枝狀六聚體受體Six-IC，通過(guò)創(chuàng)新的分支分子設(shè)計(jì)策略，在二元有機(jī)太陽(yáng)能電池中成功實(shí)現(xiàn)了19.4%的效率。相信這一研究成果將為未來(lái)受體材料的設(shè)計(jì)提供寶貴的指導(dǎo)，推動(dòng)OSC技術(shù)向商業(yè)化方向穩(wěn)步邁進(jìn)。

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文獻(xiàn)信息：

A dendritic hexamer acceptor enables 19.4% efficiency with exceptional stability in organic solar cells

Tao Jia, Tao Lin, Yang Yang, Lunbi Wu, Huimin Cai, Zesheng Zhang, Kangfeng Lin, Yulong Hai, Yongmin Luo, Ruijie Ma, Yao Li, Top Archie Dela Pe?a, Sha Liu, Jie Zhang, Chunchen Liu, Junwu Chen, Jiaying Wu, Shengjian Liu & Fei Huang

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56225-x