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设备与工具美国科技媒体 Tech Xplore 近日援引研究团队消息称，通过对有机光伏材料分子“侧链”的精细化工程调控，中国台湾地区的三所高校在有机太阳能电池（OPV）领域实现了18.13%的光电转换效率（PCE），并给出了可复用的分子设计路线图。这一进展之所以受到关注，在于OPV以“轻、薄、柔、可印刷”的形态优势，被视作可穿戴设备、曲面建筑与低重量发电场景的重要候选技术，但长期以来其效率与形貌稳定性难以同时兼顾，限制了更大规模的工程化落地。
此次成果来自中国台湾地区国立台湾大学（National Taiwan University，NTU）、中国台湾地区国立阳明交通大学（National Yang Ming Chiao Tung University，NYCU）与中国台湾地区国立清华大学（National Tsing Hua University，NTHU）的联合研究。团队将突破口锁定在近年来推动OPV效率跃升的非富勒烯受体（Non-fullerene acceptor, NFA）体系：受体分子负责“接收”电子并参与形成连续电荷传输通道，而受体的自组装方式会直接决定活性层纳米形貌——这往往是效率与稳定性的共同“天花板”。
研究的核心策略是“侧链长度的窗口化优化”。团队围绕一种C形的邻位苯并二吡咯（ortho-benzodipyrrole）骨架受体，设计并合成了CB8、CB12、CB16、CB20等系列分子（名称中的数字对应侧链长度差异），并与常用给体聚合物PM6进行匹配验证。报道用“拼图”作比喻：侧链过短会导致分子堆积过紧、过度聚集，电荷容易被困在局部；侧链过长又会把分子“撑”得太开，削弱连续传输路径。实验结果显示，CB16处在“恰到好处”的窗口区间，既抑制了不利的团聚，又保留了足够的分子耦合与贯通网络，从而形成更理想的给受体互穿结构并提升载流子输运效率。
为验证这一“分子结构—界面—光伏性能”的因果链条，三校分工体现出典型的跨学科协作路径：国立阳明交通大学（NYCU）侧重化学合成与结构系列化构建；国立台湾大学（NTU）采用超快瞬态吸收光谱等手段，追踪皮秒尺度的电荷转移动力学，证明CB16器件具有更快的电荷分离/转移动力学；国立清华大学（NTHU）则借助中国台湾地区国家同步辐射研究中心（National Synchrotron Radiation Research Center，NSRRC）的X射线散射等表征能力，观察活性层内部的堆积与网络连通性，确认CB16与PM6形成更平滑、互联的形貌结构。
在性能层面，报道给出的关键数据是18.13%的PCE，并强调该器件在经历长时间加热后仍能保持较好的性能稳定性，显示出一定的耐久潜力。共同通讯作者之一、国立台湾大学（NTU）化学系教授周必泰（Pi-Tai Chou）在报道中表示，这项系统性研究表明，“对分子架构的精确控制”是解锁下一代高效率太阳能技术的关键。论文发表于德国 Wiley-VCH 出版的《Advanced Functional Materials》，并给出了可检索的DOI信息。
放在更大的技术坐标系中看，OPV在全球范围内正沿着“非富勒烯受体主导、分子自组装可控、形貌窗口可复制”的路径加速演进。权威期刊论文曾指出，基于NFA体系的OPV效率已达到约18%的量级，这意味着“18%+”正在从单点突破走向可重复的材料—工艺协同优化问题。与此同时，学界也在探索面向可持续与规模化的自组装与制膜策略，以缩小“小面积高效率”与“组件级可制造”之间的差距。此次以侧链工程为抓手、并用同步辐射等手段做结构学闭环验证的路线，提供了一个更接近工程放大的研究范式：不仅给出结果，更给出可迁移的方法论。
