背对背二聚受体因其卓越的稳定性和独特的三维（3D）电荷传输通道，在有机太阳能电池（OSCs）领域引起了广泛关注。然而，这些二聚体存在分子间相互作用弱和分子堆积不佳的问题，限制了有机太阳能电池的发展。有鉴于此，南昌大学谌烈团队首次采用不对称端基策略，开发了一种新型不对称背对背二聚体DQx-FCl。打破DQx-FCl的结构对称性改变了静电表面电势，从而增强了分子间的π-π相互作用。同时，这也减少了单重激发态中电子和空穴的重叠，促进了电荷分离。因此，与对称的DQx-F基器件相比，基于不对称DQx-FCl的二元器件实现了19.11%的优异光电转换效率（PCE），并且稳定性也得到了提升。更值得注意的是，基于DQx-FCl的三元器件实现了20.27%的创纪录光电转换效率，这是目前已报道的基于背对背二聚体的有机太阳能电池中的最高效率。此外，增强的分子间相互作用也提高了有机太阳能电池的机械鲁棒性。基于PM6:L8-BO:DQx-FCl的柔性器件实现了17.27%的光电转换效率，其开裂起始应变为14.6%；而本征可拉伸有机太阳能电池在超过23%的拉伸应变下，仍能保持其初始效率的80%。这项研究展示了对称背对背二聚受体在提高效率、稳定性和机械柔性方面用于高性能有机太阳能电池的巨大潜力。🧬 核心机理
文章的核心机理在于，通过打破分子结构的对称性，从电子结构和分子间相互作用两个层面协同优化了器件性能。
优化分子间相互作用与堆积
引入非对称的端基（IC-2F 和 IC-2Cl）改变了分子的表面静电势（ESP）分布，显著增大了分子的偶极矩（从 DQx-F 的 0.92 Debye 增加到 DQx-FCl 的 2.25 Debye）。这种增强的偶极相互作用促进了分子间更强的 π-π 相互作用，使得分子在薄膜中能够形成更有序、更紧密的堆积（π-π 堆积距离从 3.78 Å 减小到 3.76 Å），从而有利于电荷的高效传输。
促进激子解离与电荷分离
非对称结构的设计有效降低了分子在单重激发态（S₁）下的电子-空穴重叠程度。理论计算表明，DQx-FCl 的电子-空穴重叠指数（Sᵣ）和库仑吸引能（E_coul）均低于对称的 DQx-F。这意味着光生激子更容易分离成自由的电子和空穴，减少了电荷复合损失，从而提升了器件的短路电流密度（Jsc）和填充因子（FF）。
增强机械柔性与稳定性
更强的分子间相互作用不仅优化了电荷传输，还增强了活性层薄膜的内聚力和与给体材料（PM6）的相容性。这使得基于 DQx-FCl 的薄膜具有更高的机械韧性，裂纹起始应变（COS）从二元体系的 6.8% 提升至 14.6%。同时，这种稳定的分子堆积也抑制了活性层在热、光等条件下的形貌演变，从而显著提升了器件的长期工作稳定性。
✨ 主要创新点
这项工作的创新性主要体现在分子设计策略、器件性能和多功能性三个方面。
首创非对称“背对背”二聚体设计
这是首次将非对称端基工程策略成功应用于“背对背”（back-to-back）构型的二聚体受体分子设计中。该策略巧妙地结合了二聚体结构固有的高稳定性与非对称设计在调控能级、增强分子间作用力和促进电荷分离方面的优势，为高性能受体材料的设计开辟了新思路。
创下同类器件效率新纪录
基于该非对称受体 DQx-FCl 制备的三元有机太阳能电池，实现了 20.27% 的光电转换效率（PCE）。这是目前所有已报道的基于“背对背”二聚体受体的有机太阳能电池中的最高效率，标志着该类材料在效率上取得了重大突破。
实现效率、稳定性与柔性的协同提升
该研究成功打破了有机太阳能电池中效率、稳定性和机械柔性之间的“此消彼长”的权衡关系。DQx-FCl 基器件不仅效率高，还表现出优异的热稳定性、光稳定性和储存稳定性。更重要的是，其制备的本征可拉伸器件（IS-OSCs）在超过 23% 的拉伸应变下仍能保持 80% 的初始效率，展示了其在柔性可穿戴电子领域的巨大应用潜力。
相关研究成果以“Modulating Surface Potential and Electron/Hole Overlap of Singlet Excited State in Asymmetry End-Capped Dimeric Acceptors for Efficient and Stretchable Organic Solar Cells”为题，发表在国际顶级期刊Angewandte Chemie
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