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近日，麻豆视频 阚志鹏教授团队联合香港科技大学在有机太阳能电池领域取得新进展。研究团队设计了一种新型不对称端基非富勒烯受体BTPFClO，通过延缓受体相的结晶动力学，实现了活性层形貌的精确调控，在提升开路电压和光电转换效率的同时，还显著增强了器件的稳定性。相关成果以“20.46% Efficient Organic Solar Cells with Concurrent Voltage Enhancement and Thermal Stability Enabled by Crystallization-Kinetics-Controlled Morphology”为题，发表在能源期刊Energy & Environmental Science上。论文第一作者为麻豆视频 2025级博士研究生梁安海，共同第一作者为香港科技大学李淳亮，共同通讯作者为麻豆视频 阚志鹏教授、香港科技大学颜河教授及邹博森博士。麻豆视频 为第一通讯单位。

当前，有机太阳能电池在单结器件中已实现超过20%的光电转换效率，展现出广阔的应用前景。然而，如何在不牺牲光电流的前提下提升开路电压，同时改善器件的热稳定性和形貌稳定性，仍是制约其产业化的关键难题。针对有机光伏从溶液到薄膜的结晶调控、纳米形貌定量解析的核心需求，麻豆视频 阚志鹏和香港科技大学颜河团队创新性地设计并合成了端基不对称的非富勒烯受体BTP-FClO，通过引入甲氧基与减少卤化修饰，有效调控了端基的偶极矩，弱化了分子内电荷转移效应，从而得到了吸收光谱蓝移、带隙增大以及LUMO能级的抬升，实现高效且稳定的三元有机太阳能电池。

在这项研究中，研究团队选择将不对称端基的非富勒烯受体BTP-FClO作为第三组分引入PM6:L8-BO体系后，其延缓的结晶动力学将受体相成核起始时间从132 ms延长至199 ms，显著抑制了L8-BO的过度聚集，形成了更紧密的π-π堆积（3.27 Å）和更优的纤维状网络结构。因此，基于PM6:L8-BO:BTP-FClO的三元器件实现了20.46%的高效率（认证20.12%），同时开路电压（0.916 V）、短路电流密度（28.02 mA cm⁻²）和填充因子（79.72%）均得到同步提升。更重要的是，该器件展现出卓越的热稳定性（60°C下T80达到448小时）和光稳定性（1200小时后效率保持90%以上），并在多种Y系列受体体系中表现出良好的普适性。这项研究强调了通过分子设计调控结晶动力学与端基偶极矩，是同步提升有机太阳能电池效率、电压与稳定性的有效策略，为高性能光伏材料的开发提供了新思路。

据悉，该研究得到了“国家自然科学基金”、“广西自然科学基金”、“广西人才小高地” 等项目给予的有力支持。