香港科技大学(广州),新年首篇Nature Communications!
- 2026-02-15 21:16:31
通讯作者：吴佳莹
通讯单位： 香港科技大学(广州)
有机太阳能电池（OSCs）的效率可达21%，但非辐射能量损失（qΔVnr）仍是进一步提高开路电压（VOC）的显著障碍。这种损失主要由界面CT状态的光电特性所决定，但电子-声子耦合（EPC）的确切作用尚未完全明确。
在此，本文通过对三种全聚合物OSC和四种小分子受体（SMA）基OSC的分析，我们确定了两种促进两种不同CT状态的供体-受体（D-A）界面混合相，从而实现了高效的电荷产生。
要点1：
本文通过对四个PD-SMA系统和三个PD-PA系统的分析，发现PD-SMA系统倾向于形成高纯度的受主区域和无序的混合相，而PD-PA系统则呈现出相反的形态，包括无序的纯相区域和有序的混合相。作为全聚合物OSC的主导界面，P界面使qΔVnr减少了约60 meV，而E界面主导的小分子受体基OSC则没有这种效果。将PA融入SMA系统中作为客体成分，能够调节P界面的密度，从而降低EPC，进而提高VOC。
要点2：
研究表明，这两种相源自无定形D-A结构的缠结，称为“缠结”（E）界面，以及受体准聚集体进入供体聚合物基质的过程，称为“穿透”（P）界面。P界面由于内部分子相互作用的抑制而表现出比E界面更低的EPC强度。通过调节P界面的密度来抑制EPC是一种可行的策略，可减少非辐射电压损失，并突破有机太阳能电池的效率瓶颈。
图2. E -和P -界面的形态分析。（a）和（b）PA系统和SMA系统在OOP方向的堆积峰的半峰全宽（FWHM）（直方图）、赫尔曼取向参数（H）和混合因子（Λ）𝜋𝜋。（c）共混膜中的层状特征是供体和受体的单独层状特征的组合，与预期的rDoC相比，实际层状特征的rDoC更高，表明混合相包含超过预期的堆积层状有序。（d）两个体系的（衍射环的）边缘衍射强度与层状堆积峰的比率。
图3.两个系统的P-和E-界面的模拟图示。（a）具有平行和交叉结构的E-和P-界面形状的MD图示。（b）具有不同二面角的两个系统的计算的Huang Rhys因子。（c）E-和P-界面的S0状态，CT状态的势能曲线示意图，PA和SMA体系的S1非绝热态及其重组能。
参考文献：
Yongmin Luo, Yulong Hai, Yao Li. et al. Suppressing electron-phonon coupling and energy loss in organic solar cells by modulating donor-acceptor penetrated-interface. Nature Communications. (2026).
文献链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-026-68731-7
*以上内容，如有误读和纰漏，敬请指正。
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