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  全聚合物太陽(yáng)能電池（All-PSC）被認(rèn)為是實(shí)際應(yīng)用中最有前途的有機(jī)光伏（OPV）技術(shù)，由于與小分子組成的對(duì)應(yīng)物相比具有優(yōu)異的形態(tài)穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性。然而，由于供體-受體混合不充分（導(dǎo)致自由激子產(chǎn)生較弱）和平庸的結(jié)晶（導(dǎo)致電荷傳輸?shù)停?/span>all-PSC 的功率轉(zhuǎn)換效率 (PCE) 值長(zhǎng)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(dòng)all-PSC 效率超過(guò) 17% 的快速發(fā)展顯示了該研究領(lǐng)域的新活力。

  目前all-PSC的研究主流是進(jìn)一步提升PCE與小分子組成的對(duì)照體系的PCE一樣高，而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，三元共混策略是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)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(qiáng)的設(shè)備穩(wěn)定性和有時(shí)更好的機(jī)械耐用性，但很少有作品提供對(duì)此類改進(jìn)的深入理解。由于 PSMA 的化學(xué)性質(zhì)現(xiàn)在已經(jīng)從傳統(tǒng)的基于苝二酰亞胺 (PDI) 和萘二酰亞胺 (NDI) 的化學(xué)性質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛》肿拥幕瘜W(xué)性質(zhì)，因此器件穩(wěn)定性的變化值得進(jìn)行更深入的研究，而不是作為與報(bào)告一起報(bào)告的附加參數(shù)三元體系設(shè)計(jì)促進(jìn)的PCE。

  在穩(wěn)定性增強(qiáng)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(rèn)可機(jī)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(gè)重要因素。由于這兩種進(jìn)化行為都可能導(dǎo)致顯著的老化損失，因此找到一個(gè)平衡點(diǎn)以最小化不需要的形態(tài)退化應(yīng)該是一個(gè)不錯(cuò)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(shí)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(guān)聯(lián)起來(lái)有利于理解穩(wěn)定性變化，但尚未引起足夠重視。

要點(diǎn)：

  1、最優(yōu)三元全聚合物體系達(dá)到18.45%的記錄PCE，且在MPP追蹤下于2000小時(shí)運(yùn)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(shí)驗(yàn)對(duì)照組揭示穩(wěn)定性表現(xiàn)差異主要來(lái)自于器件burn-in損失的不同。 

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

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

作者簡(jiǎn)介

  李剛，香港理工大學(xué)電子及資訊工程學(xué)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(yáng)能電池（有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池）及相關(guān)領(lǐng)域。本科畢業(yè)于武漢大學(xué)空間物理學(xué)系，愛(ài)荷華州立大學(xué)凝聚態(tài)物理博士及電機(jī)工程碩士。2016年來(lái)港前為加州大學(xué)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(wàn)三千余次，H-因子84（谷歌學(xué)術(shù)）。他是美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)士（Optica Fellow）英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士（RSC Fellow），國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)會(huì)士（SPIE Fellow）香港研究資助局高級(jí)研究學(xué)者 (RGC SRFS)。自2014年至今為湯森路透/科睿唯安 全球高被引科學(xué)家（材料科學(xué)，化學(xué)，物理, 交叉領(lǐng)域）。

  馬睿杰，香港理工大學(xué)卓越博士后研究員。2018年于浙江大學(xué)取得物理學(xué)學(xué)士學(xué)位，2018-2022年在香港科技大學(xué)攻讀化學(xué)博士學(xué)位（導(dǎo)師：顏河教授）。2022.8加入香港理工大學(xué)電子與信息工程系李剛教授團(tuán)隊(duì)。主要從事第三代太陽(yáng)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(guó)際著名期刊已發(fā)表論文40余篇。總引用次數(shù)超過(guò)4300次，H-因子37。2018年入選香港政府研究生獎(jiǎng)學(xué)金計(jì)劃（HKPFS）。2022年入選科睿唯安-交叉領(lǐng)域“全球高被引科學(xué)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