扭曲共轭骨架策略构建高性能本征可拉伸有机太阳能电池

研究人员通过扭曲聚合物给体的共轭骨架，成功解决了本征可拉伸有机太阳能电池（is-OSCs）中光电性能与机械拉伸性难以兼顾的难题。该研究开发出PM-BOX%系列三元共聚物，其中PM-BO10%:BTP-eC9器件实现了18.3%的功率转换效率（PCE）和23.8%的裂纹起始应变（COS），基于该材料的is-OSCs更获得14.2%的PCE及31.0%应变下保持80%性能的优异表现，为可穿戴能源器件发展提供了新思路。

　　

这项突破性研究开创性地采用"分子骨架扭曲"策略，巧妙平衡了有机光伏材料的电学性能与机械特性。通过在经典聚合物给体PM6中引入含3-丁基辛基侧链的噻吩单元(ThBO)，研究人员构建出具有可控扭曲度的PM-BOX%系列三元共聚物。这些"分子弹簧"般的结构展现出双重优势：BO侧链诱导的骨架扭曲显著提升材料柔韧性，使裂纹起始应变(COS)达到23.8%；而保留的共轭噻吩单元则维持了高效的π电子离域，确保18.3%的顶尖功率转换效率(PCE)。

特别值得注意的是，基于该材料的本征可拉伸有机太阳能电池(is-OSCs)在31.0%的应变下仍能保持80%的初始PCE值(14.2%)，这一性能指标在当前领域处于领先地位。分子动力学模拟揭示，适度扭曲的骨架结构能有效促进应力耗散，同时维持良好的电荷传输通道。这种"扭曲共轭骨架"的设计理念为开发新一代可穿戴光伏器件提供了重要启示，标志着有机光电材料从"刚性高效"向"柔性高效"转变的关键突破。