近日，我校物质科学学院刘莎研究员与华南师范大学贾涛教授、北京航空航天大学马睿杰教授团队合作，在高效有机太阳能电池材料设计与厚膜器件性能优化方面取得重要进展。相关成果以 “A Donor–Acceptor Integrated Polymer for Efficient Organic Solar Cells” 为题发表在 Science Advances 期刊。刘莎研究员为本论文共同通讯作者，大湾区大学访问研究生吴伦比为论文第一作者。

       有机太阳能电池（OSCs）凭借可溶液加工、机械柔性和轻量化等优势，被视为下一代光伏技术的重要方向。然而，目前高效率 OSCs 在厚膜（≥300 nm）条件下仍面临性能下降的难题：材料缺陷密度高、电子-声子耦合强、载流子迁移率下降，使光生电荷难以高效传输，从而限制了功率转换效率（PCE）及长期稳定性。如何从分子层面设计兼具高效载流子传输、低缺陷密度以及厚膜适应性的聚合物，一直是该领域的核心科学挑战。

       本工作创新性地设计并合成了一种融合 Y 型小分子受体的刚性 π 共轭骨架聚合物 PQIC。该聚合物将小分子受体纵向共价整合进聚合物骨架，形成完整而刚性的 π 共轭连续结构，具有双极性载流子传输能力，同时显著抑制分子振动与电子-声子耦合。PQIC 分子结构如同精细的“分子支架”，在活性层中既改善分子有序排列，又保证电荷传输路径连续且陷阱密度低。

       结果显示，PQIC 虽然单独作为光吸收材料效率有限，但作为三元体系的第三组分掺入 D18:L8-BO 活性层后，可显著提升光电性能。在优化条件下，器件在 100 nm 活性层厚度下达到 PCE 20.81%（第三方认证 20.60%），而在厚膜 300 nm 条件下仍保持 19.11%，远高于二元对照体系的 15.76%。该工作不仅验证了融合受体刚性聚合物作为三元体系添加剂的有效性，还揭示了分子骨架设计、电子-声子耦合抑制与分子有序排列的协同机制。这些成果为厚膜、高稳定性、可扩展 OSCs 的材料设计提供了全新的理论基础和分子工具，有望推动有机太阳能电池向高效率、厚膜兼容及产业化应用迈进。

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