文章导读
柔性太阳能技术迎来重大突破！武汉大学最新研究发现，只需在制造过程中添加一种特殊分子，就能让全聚合物太阳能电池同时实现高效率、高稳定性和易加工三大突破。这项技术不仅将光电转换效率提升至20%以上，更在宽加工窗口内保持稳定性能，让柔性光伏设备量产成为可能。想知道这项颠覆性技术如何解决行业难题？立即了解这项将改变可穿戴能源未来的创新突破。
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（通讯员高妍）近日，国际期刊Energy & Environmental Science发表了武汉大学高等研究院教授闵杰课题组在有机光伏领域取得的重要研究进展。该研究提出了一种“二聚体分子稀释工程”策略，成功实现了兼具高效率、高稳定性与优异可加工性的全聚合物太阳能电池（All-Polymer Solar Cells, all-PSCs）。
论文题目为“Enhanced εr/LDand improved acceptor crystal growth enable all-polymer solar cells with outstanding efficiency, stability, and processability from a chlorinated-dimer diluent additive”。武汉大学2023级本科生陈至一和硕士生张善华为论文共同第一作者，闵杰、副研究员孙瑞和博士后杨欣荣为共同通讯作者，高等研究院为第一通讯单位。
全聚合物太阳能电池因其优异的机械柔性、形貌稳定性以及溶液加工兼容性，被认为是下一代柔性光伏和可穿戴能源器件的重要候选技术。然而，在可规模化涂布过程中，聚合物材料强分子间作用和链缠结效应往往导致活性层形貌难以精准调控，从而制约器件在低速和高速涂布下的器件性能。针对瓶颈，研究团队设计并引入了一种氯化二聚体受体分子（D-SeV-Cl）作为同源稀释剂，实现了在刮涂成膜过程中分子堆积与结晶动力学行为的调控。研究表明，该策略能够有效促进聚合物受体的有序结晶，优化相分离尺度，显著提升活性层介电常数和激子扩散长度，并抑制陷阱态形成。在非卤溶剂甲苯条件下，基于该策略制备的全聚合物太阳能电池实现了超过20%的光电转换效率（PCE），同时展现出优异的热稳定性和光照稳定性。同时，在涂布速度2.1-30 m min-1的宽加工窗口内，器件PCE始终保持在19%以上，并在大面积组件（15.4cm2）中获得约17%的PCE，充分验证了该活性层体系的可加工性能与应用潜力。
该研究还从分子工程的角度系统阐明了二聚体稀释分子在全聚合物活性层微观结构演化、载流子动力学及器件稳定性提升中的作用机制，为突破全聚合物太阳能电池在效率、稳定性与可加工性之间长期存在的协同制约提供了新的研究思路与理论依据。
该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金及中央高校基本科研业务费的支持。武汉大学科研公共服务共享平台为该工作的开展提供了有力支撑。
论文链接：https://doi.org/10.1039/D5EE06663H
（供图：高等研究院 编辑：相茹）
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