有机太阳能电池因其柔性、轻量化和可溶液加工等优势，被视为新一代光伏技术的重要发展方向。近年来，非富勒烯受体材料，尤其是Y系列小分子受体，显著推动了器件效率的快速提升。然而，随着效率逐渐逼近理论极限，传统单分子受体在分子堆积调控、形貌稳定性及规模化应用方面逐渐显现出局限性。相比之下，寡聚物和聚合化小分子受体在形貌稳定性和加工容忍度方面具有潜在优势，但其性能提升仍受限于分子结构设计和分子间相互作用调控不足。
针对上述挑战，我校海峡柔性电子（未来科技）学院马康桥副教授提出了一种全新的三聚体受体材料构筑策略，通过“侧基连接”的方式在侧链方向实现共轭拓展，成功构筑出具有三叶草形几何特征的大分子受体结构。不同于传统依赖端基或中心核连接的设计模式，该策略在保持关键功能单元完整性的同时，为三聚体受体的分子构型与电子结构调控提供了更大的自由度，有利于实现更合理的分子堆积和分子间相互作用调节，为高性能寡聚物及大分子受体材料的设计提供了新的分子工程路径。在该侧基连接体系中，研究者进一步通过引入不同空间位阻的烷基链，对分子平面性、分子间相互作用以及与给体材料的混溶行为进行了系统调控。研究结果表明，适度的空间位阻能够在分子平面性与聚集强度之间建立良好平衡，从而形成更加理想的共混膜形貌和高效的电荷输运通道。该研究清晰揭示了烷基链工程在调控分子间相互作用和器件性能中的关键作用，为高效有机太阳能电池材料的理性设计提供了重要指导。该成果以“Branch-Connected Construction Of Shamrock-Shaped Giant Molecule Acceptors Enables Efficient Organic Solar Cells Through Optimized Molecular Architecture”为题发表于国际学术期刊《Chemical Engineering Journal》。
福建师范大学为论文第一完成单位，我校硕士研究生覃珊珊为第一作者，马康桥副教授、陈振宇副教授与钱德平教授为共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金及福建省自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.172212
[海峡柔性电子（未来科技）学院]