论文链接：
Designing A-D-A Type Fused-Ring Electron Acceptors with a Bulky 3D Substituent at the Central Donor Core to Minimize Non-Radiative Losses and Enhance Organic Solar Cell Efficiency
https://doi.org/10.1002/anie.202407007
Achieving 19.78%-Efficiency Organic Solar Cells by 2D/1A Ternary Blend Strategy with Reduced Non-Radiative Energy Loss
https://doi.org/10.1002/adfm.202406744
文 章 信 息
创新设计提升有机太阳能电池效率：新型电子受体DM-F的突破
第一作者（或者共同第一作者）：路皓，李大伟
通讯作者：刘亚辉，薄志山
通讯单位：青岛大学，北京师范大学，东华大学
研 究 背 景
随着有机太阳能电池光电转换效率(PCE)的不断刷新，在未来具有很大的应用潜力。目前基于稠环电子受体有机太阳能电池效率不断刷新，但距离商业化推广还有一定的距离。近期，由青岛大学薄志山教授，刘亚辉教授和路皓副教授等通过合理的分子设计，将单结电池推到了一个新的记录。
突破性进展：在有机太阳能电池（OSCs）领域，非辐射能量损失（∆Enr）的降低与电池性能的提升一直是研究的热点。青岛大学薄志山教授，刘亚辉教授和路皓副教授等在这一领域取得了显著的突破。他们设计并合成了一种新型的A-D-A型融合环电子受体，命名为DM-F，该材料含有刚性三维侧基（图中红色部分），而其分子骨架为平面型。这一创新设计有效抑制了受体分子形成H-聚集体，促进了J-聚集体的形成，并显著提升了受体在薄膜中的光致发光量子产率（PLQY）。
主 要 成 果 概 览
高PLQY与强结晶性：DM-F展示了高达9.8%的PLQY和优异的结晶性，这有助于减少非辐射能量损失，提高OSCs的效率。
近红外吸收：DM-F具有显著的近红外吸收能力，其吸收边缘延伸至920纳米，有助于捕获更多光子，提升电池的能量转换效率。
高性能电池：基于DM-F的有机太阳能电池（OSCs）实现了高量子效率（EQEEL）和极低的∆Enr（0.137 eV），这是目前报道的OSCs中最低的值。此外，二元和三元OSCs的功率转换效率（PCE）分别达到了16.16%和20.09%，标志着OSCs领域效率的新高峰。
研 究 亮 点
分子设计：DM-F的分子设计突破了传统，通过引入三维侧基，有效抑制了H-聚集体的形成，同时促进了J-聚集体的形成，这为高PLQY的实现提供了新策略。
性能提升：DM-F的应用不仅提升了受体的PLQY，还增强了其结晶性，这对于提高OSCs的效率至关重要。
形态调控：通过AFM和TEM等技术，研究人员发现DM-F的加入改善了活性层的形态，有助于电荷传输和提升光伏性能。
结 论
本研究通过创新的分子设计，成功开发了具有高PLQY和强结晶性的新型小分子受体DM-F，为有机太阳能电池的效率提升开辟了新途径。这一成果不仅在学术上具有重要意义，也为未来高效率OSCs的实际应用奠定了坚实的基础。
文 章 信 息
通过降低非辐射能量损耗的 2D/1A 三元混合策略实现 19.78% 效率的有机太阳能电池
第一作者（或者共同第一作者）：蒋晓林，王晓东，王逸凡
通讯作者：路皓，刘亚辉，薄志山
通讯单位：青岛大学，北京师范大学，四川大学，东华大学
研 究 背 景
近年来，由于非富勒烯受体（尤其是 Y 系列受体）的巨大进步，有机太阳能电池的发展取得了长足进步，光电转换效率（PCE）迅速提高。然而，Voc仍然大大低于肖克利-奎塞尔理论的预测值。这种差异的特点是低电压，或者换句话说，高电压损耗，限制了有机太阳能电池的PCE。有研究表明，降低ΔEnr值往往会导致OSC中JSC和FF的恶化。在不降低光伏性能的情况下降低ΔEnr仍然是一个巨大的挑战。
文 章 简 介
近日，青岛大学路皓副教授、刘亚辉教授和薄志山教授，在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为“Achieving 19.78%-Efficiency Organic Solar Cells by 2D/1A Ternary Blend Strategy with Reduced Non-Radiative Energy Loss”的文章。该文章介绍了一种引入与受体相容性较好的小分子给体第三组分，制备低非辐射能量损失的高效器件的方法。
本 文 要 点
要点一：LJ1的引入能够调节受体的聚集行为。
小分子给体LJ1的引入能够有效调整受体相的聚集行为，有利于改善薄膜形貌，从而使三元器件活性层获得更加优良的相分离尺寸。此外，LJ1的引入使基于D18:LJ1:BTP- eC9-4F器件的空穴与电子迁移率都得到了提升，电荷传输性能提高且更平衡，激子解离与电荷收集效率均有明显改进，三元器件能够显著减弱双分子复合。
要点二：LJ1的引入可以增加主体系统的D-A间距，降低非辐射能量损失
分子动力学模拟的结果显示，小分子给体LJ1的引入能够有效增加D18与BTP-eC9-4F之间的分子间距，这有助于抑制电荷载流子非辐射衰变 (knr)，从而降低非辐射能量损失。
要点三:探究LJ1的普适性
在不同活性层体系中LJ1的加入也能够使非辐射复合能量损失减少，并有效提高器件性能。在D18:L8-BO体系中引入LJ1后，基于D18:LJ1:L8-BO器件的非辐射复合能量损失降低至0.179 eV，PCE达到19.78%。这项工作证明了引入与受体高度兼容的第三组分是构建高性能 OSC 的有效策略。