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新聞網(wǎng)訊 近日，紡織服裝學(xué)院薄志山教授、劉亞輝教授、祝向偉教授和材料科學(xué)與工程學(xué)院路皓副教授，在國(guó)際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表題為“3D-Architectured Acceptor with High Photoluminescence Quantum Yield and Moderate Crystallinity for High-efficiency Organic Solar Cells with Low Voltage Loss”的研究型文章，我校研究生谷承霖和博士生成葉太為論文的共同第一作者。

近年來(lái)，有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSCs）的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）得到了顯著提升。然而，其性能與晶硅太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相比，仍存在著較大差距，這主要是由于OSCs中存在相對(duì)較高的電壓損失。目前，大量研究已經(jīng)證實(shí)通過(guò)在OSCs中引入具有高熒光量子產(chǎn)率（PLQY）的窄帶隙受體材料來(lái)提升相應(yīng)器件的電致發(fā)光效率，是一種有效降低OSCs電壓損失的途徑。但是，如何設(shè)計(jì)這一類(lèi)型的受體材料仍然是OSCs領(lǐng)域所面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

為了解決這一問(wèn)題，通過(guò)在稠環(huán)受體材料中嵌入三維立體的降冰片烯結(jié)構(gòu)單元，有效抑制了受體分子的過(guò)度聚集，協(xié)同提升了自身的熒光量子產(chǎn)率，進(jìn)而在有機(jī)太陽(yáng)能電池中實(shí)現(xiàn)了高達(dá)20.4%光電轉(zhuǎn)換效率以及0.508 V的極低電壓損失。

圖1.該研究中三個(gè)受體分子LLZ1、LLZ2和LLZ3的合成路線(xiàn)

   圖2.（a）LLZ1、LLZ2和LLZ3分子在氯仿溶液中的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；

                         （b）LLZ1、LLZ2和LLZ3薄膜的紫外-可見(jiàn)吸收光譜；

                         （c）LLZ1、LLZ2和LLZ3分子的能級(jí)分布示意圖；

                         （d）LLZ1、LLZ2和LLZ3分子的二維掠入射X射線(xiàn)衍射圖。

圖3. 由聚合物PBDB-T與LLZ1、LLZ2和LLZ3分別組成的三種二元光伏器件的性能表現(xiàn)

近年來(lái)，紡織服裝學(xué)院功能染料與應(yīng)用技術(shù)研究院圍繞新型光伏材料與器件開(kāi)展了系統(tǒng)性地研究，先后發(fā)表多篇頂級(jí)學(xué)術(shù)成果（Nat. Energy2024, 9, 1117;Acc. Chem. Res.2024, 57, 3419;Adv.Mater.2024, 36, 2307292;Adv. Mater.2024, 36, 2310362;Adv. Mater.2024, 36, 2408934;Adv. Mater.2024, 36, 2408646;Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202407007;Angew. Chem. Int. Ed.2024, e202412854;Angew. Chem. Int. Ed.2023, e202314420;J. Am. Chem. Soc.2025, 147, 11, 9261;J.Am. Chem. Soc.2024, 146, 44, 30262等）。