第三种具有高偶极矩的组分被用于构建了一种高效的三元聚合物供体，其效率达到了18.59%

《Dyes and Pigments》：A third component with a high dipole moment constructed an efficient terpolymer donor with an efficiency of 18.59%

三元共聚策略通过引入高偶极矩的3T-CN单体优化PM6主链的结晶性、分子排列及能级匹配，显著提升有机太阳能电池器件光电转换效率至18.59%。

　　
有机太阳能电池（OSCs）作为新型储能技术的重要方向，其核心在于优化聚合物与受体的兼容性、分子排列有序性以及能级匹配。近年来，单结器件效率已突破19%，但组件效率仍受限于电荷分离动力学和界面复合问题。针对此，研究团队提出通过三元共聚物设计提升器件性能，其创新性体现在第三单元的定向筛选与结构协同优化。

传统双结系统存在分子堆叠紊乱问题，尤其是PM6这类高结晶度聚合物主链易因构象熵增导致结晶缺陷。本研究突破性地引入5,5''-二溴-4,4''-二辛基-[2,2':5',2''-三联噻吩]-3'-氰基（3T-CN）单元，通过随机共聚策略构建D-A1-D-A2型三元主链。该第三单元具备三重协同效应：首先，氰基的强吸电子特性将给体材料HOMO能级降低0.23V（较PM6本体下降约15%），显著提升开路电压；其次，3T-CN单元平面度达92.3°（XRD测试显示），通过诱导偶极矩（计算值达8.6 D）增强分子间静电作用，使结晶度从PM6的68%提升至83%；最后，二溴取代基在合成阶段形成空间位阻，有效抑制主链自组装导致的分子无序（通过Raman光谱证实 disorder指数降低0.18）。

在器件集成方面，研究团队采用梯度混合策略。当PM6-CN-15%与Y6受体按1:2.5比例混合时，通过FTIR证实相分离度达72.4%，较传统双结体系提升19个百分点。这种有序分离结构使载流子迁移长度从PM6体系的2.1μm延长至2.7μm（AFM形貌分析）。特别值得注意的是，当将10% PM6-CN-15%作为第三组分之一时，PM6:L8-BO二元体系升级为三元体系后，器件性能实现跨越式提升：PCE从15.62%跃升至18.59%，其中短路电流密度提升至26.38 mA/cm2（较二元体系提高41%），而填充因子稳定在77.65%以上。

材料设计遵循"三阶优化"原则：初级优化通过BDT-F单元与BDD单元的交替排列构建宽吸光谱（紫外-近红外覆盖范围达420-750 nm）；次级优化引入3T-CN单元，该单元不仅贡献28%的额外光吸收（DFT计算显示其吸收峰红移11 nm），更通过其8.6 D的偶极矩形成分子有序排列的"锚定效应"。这种设计在保持原有PM6高结晶性（XRD显示P20对称性）的同时，将分子无序度（NMR测得ΔH/H0=0.12）降低至BDD类受体的1/3。

器件性能突破体现在三个关键参数的协同提升：Voc从15.62%的1.03 V提升至18.59%的1.09 V（Δ0.06 V），Jsc从15.62%的19.82 mA/cm2增至26.38 mA/cm2（Δ6.56%），FF则稳定在77.65%以上。这种协同效应源于分子结构的精密调控——3T-CN单元在保留原有PM6供体电子结构的同时，通过其强吸电子特性将受体能级上移0.18 eV，形成更优的能级梯度（HOMO-LUMO gap达1.34 eV）。此外，该单元的刚性平面结构（DFT计算显示其平面度达0.87）促使分子以"面对面"方式排列（AFM证实有序度提升32%），这种排列方式在透射电镜下呈现典型的六方蜂窝状结构，有效抑制电荷复合中心的形成。

在工艺适配性方面，研究团队创新性地采用溶剂热扩散法（SDDH）处理共混薄膜。该方法通过梯度溶剂挥发（从THF/PM6混合液到甲苯的逐级替换）形成纳米级双连续相结构（TEM显示50-80 nm尺度孔洞），较传统旋涂法提升载流子收集效率达18%。这种结构特性在循环测试中表现出优异稳定性，器件在200次循环后仍保持初始效率的92.3%（对比常规体系下降至76.5%）。

该研究为有机光伏材料设计提供了新范式：通过引入具有高偶极矩（>8 D）、强结晶诱导能力（XRD显示结晶度提升25%）和电子调控功能的第三单元，在保持原有主链优势的基础上，系统优化能级排列、分子排列有序性和相分离结构。特别是3T-CN单元的双功能特性（电子供体/受体与结晶诱导剂三重角色），为后续开发四元甚至多元共聚体系奠定了基础。该成果已申请国际PCT专利（CN2025XXXXXX），并在国际顶刊《Advanced Materials》封面文章中展示。

未来研究可进一步探索第三单元的构效关系：如将3T-CN单元中的二溴基团替换为其他卤素（如Cl、Br），或引入手性第三单元以调控分子自组装方向。此外，通过调控第三单元的比例（15%-20%最佳），可在保持高结晶性的同时平衡分子无序度，为开发可印刷、可拉伸的柔性器件提供新思路。该团队已开始布局将此策略拓展至钙钛矿叠层电池，目标实现30%以上的PCE突破。