近日，《科学》（Science）在线发表了华中科技大学邵明教授、美国西北大学Antonio Facchetti教授、美国佐治亚理工学院Seung Soon Jang教授以及汕头大学武庆贺教授等团队的最新研究论文“小分子受体增塑实现机械强韧且可拉伸的有机太阳能电池”（Mechanically robust and stretchable organic solar cells plasticized by small-molecule acceptors）。该研究成功实现了兼具优异的机械柔韧性和高光电转换效率的可拉伸太阳能电池，为可穿戴设备提供了理想的供能解决方案。

有机太阳能电池因其机械柔韧性、可拉伸和重量轻等优势，是可穿戴设备供电的理想选择。然而，可拉伸有机太阳能电池需要适应较大的变形（应变>30%），但大多数共轭聚合物和小分子都表现出脆性（极限应变<5%）。尽管通过添加弹性体可以提高光伏器件活性层的延展性，但最大可拉伸性仍低于30%，且器件效率远低于刚性和可弯曲的器件。该论文报告了一种有机硅烷取代的小分子受体材料BTP-Si4，与聚合物给体 PNTB6-Cl匹配制备的光伏器件实现了>14%的光电转换效率和>95%的极限应变，且在各种变形下正常运行（80%应变下的光电转换效率保持率>80%）。

该研究还颠覆了传统观点——为了实现高的光电转换效率和高的载流子迁移率，需要采用刚性平面的分子骨架并获得高结晶性的薄膜，而这通常不可避免地会导致薄膜拉伸性的下降。而该研究工作揭示了一项有机半导体普适设计原则——通过小分子受体侧链的合理设计，可以调控其与聚合物给体的相互作用，同时实现高的光电转换效率和优异的力学性能。Science编辑Phil Szuromi评价道：“这项研究通过创新的材料组合，克服了电池中吸光层固有的脆性问题，展示了小分子受体在增强延展性和保持电子迁移率方面的独特作用。”

汕头大学化学化工学院武庆贺教授是论文的共同通讯作者。武庆贺教授2013年博士毕业于中国科学院上海有机化学研究所，2014-2017年在美国芝加哥大学做博士后研究。2017年他加入汕头大学化学系，主要研究方向是共轭聚合物功能材料和有机太阳能电池。依托化学化工学院、广东省有序结构材料的制备与应用重点实验室、粤港澳联合实验室和化学与精细化工广东省实验室，以通讯作者在知名期刊包括Science, Joule, JACS, Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., CCS Chem.等发表论文45篇，总被引超4800次。入选广东省人才项目，荣获2024年“Thieme Chemistry Journals Award”学术奖等奖项。

来源：科研处