双缆共轭高分子由共轭主链作为电子给体，芳香侧链作为电子受体。因此，单一材料即可吸收太阳光形成激子，并分离为自由电荷，从而用于单组分有机太阳能电池。从富勒烯到芳酰亚胺，再到IC类近红外受体片段，双缆共轭高分子的受体片段不断更新换代，使单组分有机太阳能电池的效率从不到1%提高到了10%以上，推动了单组分有机太阳能电池的发展。Y系列非富勒烯受体吸收范围广，电子传输性能高，激子束缚能小，被广泛应用于本体异质结太阳能电池，推动多组分体系的有机太阳能电池实现了接近20%的光电转换效率。

图1. 双缆高分子及对应的受体小分子的化学结构；双缆高分子器件性能和电压损失的统计图。

因此，该工作中，我们首次将Y系列非富勒烯受体引入双缆共轭高分子，合成了两种基于稠环喹喔啉核的双缆共轭高分子DCPY1和DCPY2。两种材料均实现了<0.6 V的电压损失。由于空穴迁移率远低于电子迁移率，结构规整的双缆共轭高分子DCPY1只表现出2.75%的效率。无规共聚的策略极大提升了DCPY2的空穴和电子迁移率，从而实现了13%的光电转换效率。此外，基于DCPY2的单组分太阳能电池表现出优异的热稳定性和机械稳定性。

图2. Y-O6的AFM图和单晶中的分子堆积结构；材料的吸收光谱和能级。

图3. 单组分太阳能电池器件的I-V曲线和EQE曲线；器件的热稳定性测试和柔性器件的弯折测试。

 相关成果以“13% Single-Component Organic Solar Cells based on Double-Cable Conjugated Polymers with Pendent Y-Series Acceptors”为题发表在Advanced Materials上。北京化工大学博士生梁世洁为第一作者，北京化工大学肖承义博士和李韦伟教授为论文的共同通讯作者。本研究得到北京市自然科学基金项目（JQ21006），国家重点研发计划资助项目（2018YFA0208504）和国家自然科学基金（92163128, 52073016, 21905018）的联合资助。同时，得到中央高校基本业务经费（buctrc201828, XK1802-2），有机-无机国家重点实验室（oic-202201006）和超分子结构与材料国家重点实验室（sklssm202209）开放项目的支持。