上海交大团队研发单结有机太阳能电池，单结器件效率达19.6%( 三 ) “据我所知

2019年，课题组发表了采用PTzBI-Si和N2200给受体聚合物构建双纤维相网络的论文[3] ，主要通过调控溶剂和成膜过程来实现第一步组装，然后通过热溶剂退火实现多尺度双纤维相分离。
上述论文证实，双纤维结构能有效提高激子分离与电荷输运，对器件电流和填充因子有较大的提升作用。因此，该团队认为这种双纤维网络的多尺度形貌结构是一个可行的途径。

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（来源：AdvancedMaterials）
“后来，新一代非富勒烯受体Y6出现了，整个领域都很激动。我们团队也在第一时间关注到这个新材料体系，投入了研究力量。我们第一个系统地研究了Y6的晶体结构，感觉到这种香蕉型分子堆积和传统线性分子会有所区别，因为对称性差别较大。果然， Y6晶体排列是比较特殊的，呈现出较强的pi-pi堆积诱导的晶体结构。 ”回顾过往，刘烽表示。
接着，课题组提出Y6分子的类聚合物有序堆积模型，这是Y6类受体分子能形成纤维自组装的内在因素[4] 。基于此，他们对给受体形貌优化开展了一系列工作，期间有几个比较重要的阶段性论文，比如：
1、课题组采用近似结构的Y6类双受体共混策略提升了薄膜结晶性，构建了共晶齐纤维，实现了器件电流的放大[5]；
2、同时，该团队用双区段结晶的方式，对给体聚合物纤维相进行了优化[6] 。通过这些工作，他们细致分析了“薄膜形貌-物理性质-器件性能”的关联关系，并认识到一个核心问题——现有的材料体系，难以提供足够的单调可调控参数去实现效率参数的提升。
3、针对上述难题，课题组设计出双给体双受体四元共混体系，对相区电子性质与薄膜形貌特征进行了拆分优化，首次将这个体系的器件效率推升至18%[7] 。
4、结合相关物理参数，该团队还建立了多尺度形貌理论模型，对扩散、传输、复合过程进行分析，对形貌参数进行系统调参模拟仿真[8] 。

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（来源：AdvancedEnergyMaterials）
而和本次论文更密切的研究背景在于，他们发现该材料体系效率极限在20%附近，但是对于形貌参数的限制， 18%的光电转换效率已经接近极限。此后，该团队开始格外关注新材料的开发，以期解决效率极限问题。
刘烽说：“这一块我们是幸运的，国内材料开发力度很大。我们与北京航空航天大学孙艳明教授开展了密切合作，对Y6分子进行再设计，对侧向烷基链进行系统调整。通过引入长支化烷基链，开发出L8-BO受体，使得烷基链堆积获得增强，同时联合pi-pi堆积性质， L8-BO的堆积密度得到显著提升，性能优越[9] 。 ”
这种新受体的开发、尤其是其特殊的分子空间堆积，使得该团队对受体分子纤维形貌的工作得以进一步推动。据介绍，在本次研究工作中，他们给出了L8-BO的针状单晶照片、以及多链扭绞的分子堆积模式，这些性质是实现高品质纤维相构建的基础。

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（来源：NatureMaterials）
在对形貌和器件性质优化的基础上，课题组也对给体相进行系统调整与优化，构建了PM6:D18双组分给体相，从而提升其纤维性质与激子扩散长度，同时优化电荷传输性质。
这些细致的调控，优化了双纤维网络形貌的特征尺度，使其能够更好的与激子、载流子动力学相匹配，从而获得了19.6%的高效率。