突破性合成技術提升有機太陽能電池效能

由中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛子義教授領導的研究團隊，成功開發出一種低結晶度客體受體D-IDT，並將其作為第三組分引入二元有機太陽能電池（OSCs）中。這項突破性研究使OSCs的功率轉換效率（PCE）達到19.92%，相關成果已發表於《能源與環境科學》期刊。

有機太陽能電池因其輕量化、機械柔性和半透明特性，在有機電子器件領域備受關注。然而，傳統OSCs材料合成依賴Stille偶聯反應，存在製程複雜、成本高昂和環境汙染等問題。因此，開發更經濟且環保的合成方法成為當務之急。

為解決這一難題，研究團隊採用直接C-H活化方法，設計並合成了A-D-D-A型客體受體D-IDT。透過C-H/C-H交叉偶聯策略，簡化了合成過程，產率達84%。與A-D-A型客體受體S-IDT相比，D-IDT在D18:BTP-eC9主體系統中表現出更優異的π共軛性，但分子間相互作用明顯減弱。

D-IDT的低結晶度增強了其與主體受體BTP-eC9的混溶性，促進BTP-eC9的快速聚集，從而實現高效激子解離和電荷傳輸。這使得三元器件的電壓損失顯著降低，比二元系統減少18 mV。

整合D-IDT的三元器件實現了19.92%的PCE，超越基於S-IDT器件的17.66%效率，創下D18:BTP-eC9主體系統OSCs的最高效率紀錄。此外，經D-IDT處理的OSCs展現出優異的長期穩定性，在連續光照200小時後仍保持92%的初始效率。

這項研究凸顯了低結晶度客體受體在控制結晶動力學和微調主體受體組裝行為方面的潛力。它為透過綠色簡便的合成方法設計高效第三組分提供了新思路，使OSCs技術更接近商業化應用。