有机太阳能电池（OSCs）因其低成本、柔性、可印刷、半透明和质轻等特点被认为是一种非常有前景的新型发电技术，这为人类社会对于清洁能源的追求提供了一种独特的解决方案。有机太阳能电池活性层中给受体的混合形貌是控制光电转换过程的关键因素。理想的给受体相分离能够提供足够的分子异质结来促进激子的解离以产生大量自由电荷，并可为其提供有效的传输通道。为了获得恰当的活性层形貌，控制共混膜的成膜动力学至关重要。在以往的研究中，往往采用热退火、溶剂退火或者添加固/液体剂的方式来调节结晶过程和活性层最终形貌。此外，我们团队最近在全聚合物活性层中痕量掺杂了一类小分子受体，以加速聚合物受体的结晶，实现了19%的全聚合物光伏电池（Energy Environ. Sci.,2024,17, 4216）及机械性能的同步提高。然而，这些方法本质上大多属于光伏电池的外部调控行为，容易受到多种复杂因素的影响。因此，从分子设计的角度出发，开发新的方法来调控内在成膜动力学具有重要的意义。

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为了从材料结构上解决上述问题，我们试图通过调节A-D-A型小分子受体的π共轭骨架来操纵分子聚集。于是，我们在课题组开发的受体LA22的基础上，在吲哚二噻吩和末端基团之间加入单个π桥，得到了不对称单边π桥修饰的新型受体WA6。研究发现，WA6的不对称分子结构大大改善了分子偶极距，分子结晶度和有序度得到提高。并且，π桥的插入使WA6具有了全局正静电势，有助于增强其与PM6给体单元的静电相互作用。同时，Flory-Huggins参数表明，相比于PM6:LA22，PM6与WA6体系在共混膜中具有更大的相容性，这些作用的协同显著改善了溶液到膜的转化动力学，产生了更理想的纤维纳米级相分离形貌。相比之下，PM6:LA22表现出较长的成膜转化时间，其活性层形貌产生较大的相分离。得益于精细的成膜动力学，PM6:WA6电池表现出更强的激子解离和电荷传输性能，最佳能量转换效率（PCE）达到15.39%，高于PM6:LA22的最佳效率(13.75%)。另外，WA6还可以作为三元太阳能电池的有效客体，在D18:L8-BO体系的基础上，掺杂WA6的三元器件实现了19.21%的高PCE，远高于二元对比器件（17.99%）。这些结果有效证实了调节光活性层成膜过程对提高光伏性能的重要性以及不对称单边π桥分子策略的可行性。

该工作近期以题为“Asymmetric π-Bridge Strategy Regulating Film-Forming Kinetics for Over 19% Efficiency Organic Solar Cells”发表在国际材料领域著名期刊《Advanced Functional Materials》，DOI:10.1002/adfm.202411862。论文第一作者为青岛科技大学青年教师、课题组在职博士后王鹏超博士；通讯作者为包西昌研究员和李永海副研究员。该项目获得中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和山东能源研究院等项目的资助。