聚合物太陽電池因其輕質、柔性、半透明以及可卷對卷溶液加工等獨特優勢廣受關注。作為新興的下一代光伏技術，聚合物太陽電池有望與硅基太陽電池技術形成有效互補，為構建多元化、智能化的光伏能源利用體系提供重要的技術支撐。
然而，聚合物太陽電池在長期服役過程中所面臨的穩定性問題，是制約其實際應用和商業化進程的核心瓶頸之一。尤其是活性層中的非富勒烯小分子受體在熱或光照等外界應力作用下發生結晶誘導的形貌物理降解，被認為是導致器件性能滾降的主要原因。通過分子設計構建高分子量的受體材料，可有效降低分子擴散系數，有望實現兼具高效率與高穩定性的聚合物太陽電池器件。
近日，廣東技術師范大學的賈濤副教授、大灣區大學（籌）的劉莎研究員、華南師范大學的劉升建研究員及香港科技大學（廣州）的吳佳瑩教授等合作，通過支化分子設計策略，成功設計了分子量為14243 g/mol的新型樹枝狀八聚體分子，并作為電子受體用于構筑高效穩定的聚合物太陽電池。
在分子層面，樹枝狀結構賦予分子獨特的多維空間堆積方式以及多通道的電荷輸運特性，有助于構建高效的載流子遷移網絡；同時能夠調控分子間的π–π堆積與相互作用，提升薄膜的分子有序性；有效調節分子的聚集行為，促進激子高效解離與電荷分離。
最終，基于C8-IC的二元有機太陽電池器件實現了18.7%的能量轉換效率。此外，C8-IC還可作為高效的結晶調節劑引入三元體系，作為輔助受體實現了高達20.7%的器件效率，躋身當前單結有機太陽能電池的最高效率行列。得益于其高分子量特性以及樹枝狀結構誘導的增強的分子間相互作用，顯著提升了材料的玻璃化轉變溫度，有效抑制了分子擴散，基于C8-IC的三元器件表現出卓越的穩定性。該研究成果不僅驗證了樹枝化策略在開發高效且低擴散系數受體材料方面的有效性，也為構筑兼具高性能與高穩定性的聚合物太陽能電池提供了具有前瞻性的材料設計思路。
論文信息
Calix[8]Arene-Tethered Dendritic Octamer Acceptor with Ultrahigh Molecular Weight Enables 20.7% Efficiency Organic Solar Cells with Exceptional Stability
Lunbi Wu, Tianchen Pan, Xinkang Wang, Yulong Hai, Sha Liu, Ruijie Ma, Junyu Lu, Liangbin Xiong, Yi Chan, Junyin Dong, Yao Li, Yongmin Luo, Lei Zhu, Biao Xiao, Jie Zhang, Junwu Chen, Tianyi Zhang, Jiaying Wu, Shengjian Liu, Tao Jia Fei Huang
文章的第一作者是廣東技術師范大學的碩士研究生吳倫比，香港科技大學（廣州）的潘天辰博士以及華南理工大學的王新康博士。
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202506445
