💡这项突破是什么?
随着全球对可持续能源解决方案的需求不断增长，有机光伏技术因其轻质、可弯曲和成本效益高的特点而备受关注。近日，我校材料与化学化工学院尹守春教授团队围绕高效有机光伏材料设计和智能器件工程优化中的关键挑战，在Advanced Materials（IF: 26.8）和Chemical Engineering Journal （IF: 13.2）期刊上发表了两篇研究性论文，并在Nano-Micro Letters（IF: 36.3）期刊上发表一篇综述性论文。这一系列创新研究成果，从分子设计到器件构筑，再到产业化应用，为有机光伏技术的发展提供了新方案。
在Ternary Strategy and Molecular Electrostatics Collaboratively Optimize Low-Molecular-Weight Polymer Donor Organic Solar Cells: Over 20% Efficiency and High Scalability论文中，研究团队利用三聚体小分子‘TYT-S’，成功破解了低分子量PM6（LWPM6）在有机光伏应用中的效率瓶颈。相比传统高分子量PM6，LWPM6虽效率偏低，却具备更优溶液加工与机械柔性。团队采用三元策略，借助分子静电势的差异，有效诱导LWPM6预聚集并延长了膜的形成时间，最终使PM6:Y6体系的转换效率达到19.23%（二元体系效率仅为17.35%）。进一步以BTP-eC9替换Y6，效率跃升至20.12%。柔性器件经3000次弯折后效率保持率优于高分子量器件对照组，在大面积模组中低分子量的更优溶液加工性，使得其表现出模组良好的光伏性能。该研究为有机太阳能电池商业化解决批次差异障碍提供了理论和实践依据（Advanced Materials2025, e10980, DOI: 10.1002/adma.202510980）。
在Alkyl chain engineering in β-linked dimer acceptors: Balancing crystallinity and phase separation for high-performance organic photovoltaics一文中，研究团队提出“β位偶联”新策略，将不同长度烷基链连接于Y核二噻吩并[3,2-b]吡咯苯并噻二唑骨架的β位，合成出F4Cn系列二聚小分子受体。实验显示，链长调控可精准调控吸收、堆积与迁移率。其中PM6:F4C6二元器件斩获16.36%效率（VOC 0.884 V，JSC 23.67 mA cm-2，FF 78.2%）；将F4C6引入PM6:L8-BO三元体系，效率跃升至19.62%。该成果为高效稳定有机光伏提供简洁合成新路线（Chemical Engineering Journal 2025, 520, 165809）。
有机光伏实验室单结器件功率转换效率已逾20%，但其性能对100 nm活性层厚度高度敏感，成为卷对卷工艺放大的核心障碍。在Optimizing Exciton and Charge-Carrier Behavior in Thick-Film Organic Photovoltaics: A Comprehensive Review一文中，研究团队综述从激子生成、扩散、解离到载流子输运与收集的全链条解析厚膜效率衰退机理，并提出协同策略：分子层面，于主链引入刚性共轭骨架、侧链嵌入动态非共轭段，同步提升载流子迁移率与溶液可加工性；形貌层面，通过给受体表面能梯度诱导垂直相分离，抑制双分子复合；器件层面，采用双层透明电极与梯度掺杂传输层以降低串联电阻。进一步耦合机器学习反向设计，可在化学空间快速定位最优结构，实验验证误差，为有机光伏产业化奠定理论与实验基础（Nano-Micro Letters2025,18, 10）。
这些研究成果不仅展示了有机光伏技术在分子设计、器件构筑和产业化方面的创新突破，也为未来的能源解决方案提供了新的方向。随着这些技术的进一步优化和应用，有望看到更加高效、稳定且成本效益更高的有机光伏产品进入市场。
论文Ternary Strategy and Molecular Electrostatics Collaboratively Optimize Low-Molecular-Weight Polymer Donor Organic Solar Cells: Over 20% Efficiency and High Scalability的第一作者是材化学院硕士研究生杨亚欣，通讯作者为占玲玲副教授和尹守春教授等；论文Alkyl chain engineering in β-linked dimer acceptors: Balancing crystallinity and phase separation for high-performance organic photovoltaics的第一作者为材化学院青年教师李云博士，通讯作者为尹守春教授等；论文Optimizing Exciton and Charge-Carrier Behavior in Thick-Film Organic Photovoltaics: A Comprehensive Review的第一作者是材化学院硕士研究生魏璐，通讯作者为占玲玲副教授和尹守春教授等。以上论文第一单位均为杭州师范大学，研究成果获国家自然科学基金和浙江省自然科学基金等资金资助。
