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有機(jī)太陽(yáng)電池憑借其質(zhì)輕、柔性、半透明性、溶液加工性等優(yōu)勢(shì)，被視為一種極具潛力的光伏技術(shù)。然而，相較于硅基和鈣鈦礦太陽(yáng)電池，有機(jī)太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換效率仍顯不足，這主要?dú)w因于其較低的開(kāi)路電壓與較高的能量損失。為了提升有機(jī)太陽(yáng)電池的開(kāi)路電壓并降低能量損失，研究者們常采用兩種策略：一是開(kāi)發(fā)具有較深最高已占據(jù)分子軌道（HOMO）能級(jí)的聚合物給體，這通常通過(guò)引入稠環(huán)缺電子砌塊或鹵化取代基來(lái)實(shí)現(xiàn)；二是通過(guò)添加額外的客體電子受體構(gòu)建三元或四元共混物體系。盡管如此，這些策略的實(shí)施面臨著高生產(chǎn)成本與復(fù)雜材料選擇的挑戰(zhàn)，嚴(yán)重制約了有機(jī)太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。因此，探索采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于合成的材料以及簡(jiǎn)便的器件制造工藝，以進(jìn)一步突破能量損失的極限，對(duì)于實(shí)現(xiàn)有機(jī)太陽(yáng)電池效率的突破具有至關(guān)重要的意義。

近日，華南理工大學(xué)段春暉教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的非鹵化聚合物給體PBDCT。通過(guò)引入具有強(qiáng)吸電子能力的構(gòu)筑砌塊（3,4-二氰基噻吩，DCT），PBDCT的HOMO能級(jí)顯著降低，有效抑制了有機(jī)太陽(yáng)電池的輻射和非輻射復(fù)合能量損失。通過(guò)對(duì)烷基鏈的優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效提高了聚合物的結(jié)晶度并降低其能量無(wú)序性，進(jìn)而促進(jìn)了激子的高效解離。此外，PBDCT聚集特性的改善，誘導(dǎo)共混體系形成了雙連續(xù)結(jié)晶纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，極大地增強(qiáng)了激子的擴(kuò)散效率和電荷的傳輸能力。最終，基于PBDCT: eC9的二元器件展現(xiàn)出19.84%的能量轉(zhuǎn)換效率和極低的能量損失（0.476 eV），刷新了基于非鹵化聚合物給體OSC的效率紀(jì)錄。    

A Structurally Simple Polymer Donor Enables High-Efficiency Organic Solar Cells with Minimal Energy Losses, Qiuju Jiang, Xiyue Yuan,* Yao Li, Yongmin Luo, Jiayuan Zhu, Feixiang Zhao, Yue Zhang, Wenkui Wei, Haozhe Feng, Hongxiang Li, Jiaying Wu,* Zaifei Ma, Zheng Tang, Fei Huang, Yong Cao, and Chunhui Duan*, Angew. Chem. Int. Ed. 2025. DOI: 10.1002/anie.202416883.