有机太阳能电池（OSC）在过去的三十年中由于其优异的性能（如柔韧性，轻质性，可进行大面积制造）而引起了广泛的关注和研究。事实上，由于非富勒烯受体（NFAs）的出现，使得OSC研究取得了巨大进步，这是因为低能隙NFAs能级在1.3到1.6 eV之间，具有广泛的吸收能力和容易调节的能级，当与合适的给体分子配对时，可以利用更多的太阳能并保持较小的电压损耗。高效的OSC取决于给体和受体材料之间的良好兼容性，活性层形态等。

　　1.增加分子的共轭长度

　　增加分子的共轭长度可以增强分子的光捕获能力，同时扩大稠环的共轭程度，对于增强分子间电荷传输和有效链间相互作用也是很有作用的。因此，为了开发新的低能隙NFAs材料，可以扩充芳环的数目，将π桥引入分子中以及形成醌共振结构。

　　2.调节分子的推拉效应

　　调节分子的推拉效应可以增加分子内电荷转移并扩大吸收。因此，改变稠合环中给体或受体单元的给电子和吸电子能力可以促成低能隙，同时优化载流子传输和能级。此外，对于A-D-A和A-DA'D-A型分子，调节D单元的给电子能力和A单元的吸电子能力有利于调节分子间推拉效应从而调节吸收光谱和π-π相互作用，最后获得所需的低能隙NFAs。

　　3.调整分子的结晶度

　　侧链是OSC材料中使用最广泛的增加溶解性的基团。侧链不仅可以通过额外的范德华相互作用力增加有机分子与溶剂之间的总相互作用能，而且可以破坏固态下的分子排列或聚集。NFAs上侧链的变化可以排列，因此，吸收光谱和电荷传输性质也会受到影响。通常，侧链调整是微调分子结晶度，分子间堆积和形态的好方法。此外，A-DA'D-A型分子中心骨架末端单元上的烷基侧链对光吸收的影响也很小。因此，可以通过侧链调整工程来获得更高效低能隙NFAs。

　　4.开发聚合物型受体分子

　　全聚合物OSC由于其独特的优势（如良好的稳定性和机械强度）引起了广泛的关注。尽管如此，基于聚合物受体OSC设备的PCE仍落后于基于小分子受体的OSC设备。这是因为当与高性能聚合物给体材料混合时，大多数聚合物受体在近红外区显示出较弱的吸收，并且具有不匹配的能级。因此，开发用于高性能OSC的低能隙聚合物NFAs设计方法至关重要。

　　总结

　　为了开发出更高效的OSC，目前需要科研工作者们对结构与性质之间的关系进行系统而彻底的机制研究，以获得低能隙NFAs。除此之外，还可以在三元OSC中引入第三种成分以扩大吸收，加速电荷转移并调节共混物形态从而改善光伏性能。另一方面，串联结设备和优化的空穴/电子传输层也可以有效改善光伏性能。更重要的是，目前需要探索成本更低，稳定性更高的光伏材料，促进OSC的未来工业应用。

　　文中所涉及材料：

　　PM6(1802013-83-7),Y6(2304444-49-1),Y7(2447642-40-0),PC71BM(609771-63-3),IT-4F(2097998-59-7),ITIC(1664293-06-4),PBDB-T(1415929-80-4),IT-M(2047352-86-1),PTB7-Th(1469791-66-9), N3,Y18,PYT等。

　　文献地址：

　　https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02384