有機太陽能電池（OSCs）的功率轉換效率（PCE）被證明可以通過活性層薄膜的微觀結構形態(tài)微調(diào)而得到改善。由于具有重量輕、機械靈活性和卷對卷加工性等吸引人的優(yōu)點，OSCs已引起越來越多的關注。作為柔性電子系統(tǒng)的一種有前途的電源，它們具有相對較高的PCE，但仍需加以改進。

小分子供體客體在開發(fā)基于三元策略的OSCs中發(fā)揮了積極作用，這是一種優(yōu)化光伏性能的有效方法。

在發(fā)表在《焦耳》上的一項研究中，中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛自儀教授領導的小組設計并合成了兩種化學結構相似的小分子供體G17和G19，它們在分子堆疊順序上有所不同。G17表現(xiàn)出無定形取向，而G19則具有極其有序的邊沿取向。

研究人員采用三元策略，將第三種成分G17和G19分別引入D18-Cl:Y6二元系統(tǒng)，以微調(diào)薄膜的微觀結構形態(tài)和光吸收。

基于G19（相對有序的小分子供體G19）開發(fā)的非富勒烯剛性有機太陽能電池（OSCs）達到了18.5%的卓越的功率轉換效率（PCE），這甚至屬于迄今為止報道的剛性OSCs的最佳性能。相應地，基于G17的剛性OSCs只顯示了17.13%的相對較低的PCE。

基于D18-Cl:G19:Y6的剛性OSCs的優(yōu)異光伏性能可歸因于供體客體的高度有序的分子堆積，這增強了相分離和載流子傳輸。

此外，研究人員為柔性OSCs獲得了15.9%的穩(wěn)定PCE，這是報告的柔性最先進OSCs的最高PCE。最重要的是，三元柔性OSCs表現(xiàn)出優(yōu)異的機械穩(wěn)定性，因為它們在1000次彎曲循環(huán)后可以保持約93%的原始PCE。

這項研究在剛性和柔性OSCs方面都取得了突破性進展，并闡明了在構建高效的三元系統(tǒng)時加入高度有序的分子供體。