有机太阳能电池（OSCs）在制造轻质、低成本、柔性太阳能电池方面具有巨大的潜力，在过去的几年里引起了人们的极大关注。近年来，单结聚合物基有机半导体（P-OSCs）的功率转换效率（PCE）已接近18%。然而，小分子OSCs（SM-OSCs）的进展比聚合物OSCs慢得多，最高的PCE为15.34%(认证为14.7%)，而大多数报道的效率仍在13%至14%之间。
近日，华南师范大学辇理副教授，美国华盛顿大学Alex K.-Y. Jen，Ke Gao，上海交通大学刘峰副研究员报道了通过使用高结晶受体（4TIC）作为附加受体，在两种卟啉：6TIC混合物中分别获得了高达15.88%（认证为15.5%）和14.73%的SM-OSCs。
文章要点
1）4TIC是一种高度结晶的低带隙稠环非富勒烯受体(NFA)，其分子结构与宿主二元共混物中使用的受体6TIC的分子结构相似。而4TIC的加入显著提高了共混膜的结晶度，同时保持了所需的面对面取向和适当的多长度尺度形貌，显著优化了三元器件中的电荷提取/复合。
2）光谱研究进一步表明，三元共混物中结晶度的提高非常有利于电荷产生和复合。高结晶度和合适的多长度尺度形貌有利于激子更快地传输到供体-受体界面，导致初始光激发通过界面上的电子和空穴转移更快地猝灭。
3）瞬态吸收（TA）谱中观察到的带电物种衰减的延迟开始及其延长的寿命表明，减少朗之万（Langevin）复合中，可以使得单分子（陷阱和双分子CT）和双分子复合都得到显著地缓解，从而提高了器件的FF和光电流提取。
4）结果显示，添加4TIC后，基于ZnP-TBO:6TIC的NFSM-OSC的PCE从12.11％增加到14.73％。对于基于ZnP-TSEH:6TIC的SM-OSC，添加4TIC后，PCE从13.54％增至15.88％（经认证为15.5％），同时具有较高的Jsc（25.95 mA cm-2）和FF（75.57％）。
Nian et al., Approaching 16% Efficiency in All-Small-Molecule Organic Solar Cells Based on Ternary Strategy with a Highly Crystalline Acceptor, Joule (2020)
DOI：10.1016/j.joule.2020.08.011
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.08.011
