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  全聚合物太陽能電池（All-PSC）被認為是實際應用中最有前途的有機光伏（OPV）技術，由于與小分子組成的對應物相比具有優(yōu)異的形態(tài)穩(wěn)定性和機械耐久性。然而，由于供體-受體混合不充分（導致自由激子產生較弱）和平庸的結晶（導致電荷傳輸?shù)停?/span>all-PSC 的功率轉換效率 (PCE) 值長期表現(xiàn)不佳，直到聚合小分子受體 (PSMA) 被提出。迄今為止，推動all-PSC 效率超過 17% 的快速發(fā)展顯示了該研究領域的新活力。

  目前all-PSC的研究主流是進一步提升PCE與小分子組成的對照體系的PCE一樣高，而根據(jù)經驗，三元共混策略是實現(xiàn)這一目標最常用的方法之一。值得注意的是，這些作品也更傾向于聲稱增強的設備穩(wěn)定性和有時更好的機械耐用性，但很少有作品提供對此類改進的深入理解。由于 PSMA 的化學性質現(xiàn)在已經從傳統(tǒng)的基于苝二酰亞胺 (PDI) 和萘二酰亞胺 (NDI) 的化學性質轉變?yōu)榛谛》肿拥幕瘜W性質，因此器件穩(wěn)定性的變化值得進行更深入的研究，而不是作為與報告一起報告的附加參數(shù)三元體系設計促進的PCE。

  在穩(wěn)定性增強方面，最有效的方法之一是減少形態(tài)和OPV器件的老化損失。除了陷阱輔助重組增加的廣泛認可機制外，形態(tài)退化（尤其是供體和受體的混合或去混合）也被發(fā)現(xiàn)是一個重要因素。由于這兩種進化行為都可能導致顯著的老化損失，因此找到一個平衡點以最小化不需要的形態(tài)退化應該是一個不錯的選擇。因此，混合兩種具有不同相演化方向的高效二元供體-受體系統(tǒng)有望成為一種合理實用的三元策略，以獲得高效穩(wěn)定的 OPV 器件。此外，將all-PSCs的器件性能、有源層形貌和物理參數(shù)關聯(lián)起來有利于理解穩(wěn)定性變化，但尚未引起足夠重視。

要點：

  1、最優(yōu)三元全聚合物體系達到18.45%的記錄PCE，且在MPP追蹤下于2000小時運行后，仍保持>60%的初始效率。

  2、有源層的薄膜延展性亦有所提升。實驗對照組揭示穩(wěn)定性表現(xiàn)差異主要來自于器件burn-in損失的不同。 

  文章第一作者為香港理工大學卓越博士后研究員馬睿杰，文章通訊作者為西安交通大學凡群平教授，馬偉教授和香港理工大學李剛教授。香港理工大學李明杰教授，香港中文大學路新慧教授和香港科技大學廣州校區(qū)吳佳瑩教授亦做出重要貢獻。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212275

作者簡介

  李剛，香港理工大學電子及資訊工程學系 講席教授，鍾士元爵士可再生能源冠名教授。研究聚焦于可印刷太陽能電池（有機聚合物太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池）及相關領域。本科畢業(yè)于武漢大學空間物理學系，愛荷華州立大學凝聚態(tài)物理博士及電機工程碩士。2016年來港前為加州大學洛杉磯分校UCLA研究教授。李剛教授發(fā)表科技期刊論文200余篇，被引七萬三千余次，H-因子84（谷歌學術）。他是美國光學學會會士（Optica Fellow）英國皇家化學會會士（RSC Fellow），國際光電工程學會會士（SPIE Fellow）香港研究資助局高級研究學者 (RGC SRFS)。自2014年至今為湯森路透/科睿唯安 全球高被引科學家（材料科學，化學，物理, 交叉領域）。

  馬睿杰，香港理工大學卓越博士后研究員。2018年于浙江大學取得物理學學士學位，2018-2022年在香港科技大學攻讀化學博士學位（導師：顏河教授）。2022.8加入香港理工大學電子與信息工程系李剛教授團隊。主要從事第三代太陽能光伏器件的前沿科研。作為第一或通訊作者在Joule, Adv. Mater, Energy Environ. Sci.，Matter，Adv. Energy Mater.，等國際著名期刊已發(fā)表論文40余篇�？傄么螖�(shù)超過4300次，H-因子37。2018年入選香港政府研究生獎學金計劃（HKPFS）。2022年入選科睿唯安-交叉領域“全球高被引科學家”。

  下載：Unveiling the Morphological and Physical Mechanism of Burn-in Loss Alleviation by Ternary Matrix Towards Stable and Efficient All-Polymer Solar Cells