三元有机太阳能电池(organic solar cells, OSCs)通过加入第三元客体，能够弥补有机材料吸收范围较窄的缺陷，具有光明的开发前景。得益于非富勒烯(non-fullerene acceptors, NFAs)小分子材料的深度开发，将NFAs作为客体引入有机太阳电池中可以明显拓宽太阳光吸收范围，提高电池能量转换效率。然而，以NFAs为客体的三元太阳能电池中，其活性层倾向于形成复杂的纳米尺度相分离结构，这限制了有机太阳电池工作机理的深入探究和器件效率的进一步提升。

针对上述问题，金属材料强度国家重点实验室马伟教授团队基于有机材料的热力学相互作用，电荷分离及电子传输特性，总结报道了非富勒烯受体作为客体在优化三元太阳能电池活性层形貌中的四种有效模型。一是高效电荷转移模型：以相容性好的客体NFAs和主体电子给体材料实现高效的电荷转移；二是高效电荷传输模型：以相容性差但结晶性好的客体NFAs和主体电子给体材料实现高效的电荷传输；三是高效量子产率模型：以类似相容性的客体NFAs和主体材料实现高效的量子效率；四是电荷转移／传输平衡模型：以相容性好的两种NFAs实现更加平衡的电荷形成和传输进而改善电荷的收集。根据材料在热力学和电子结构上的不同特点和匹配性，采用相对应的策略优化活性层形貌，都可以获得器件性能的提升。这项工作为今后三元有机太阳能电池的形貌及性能研究提供了重要的理论指导。

上述研究成果以题目为“Miscibility Driven Optimization of Nanostructures in Ternary Organic Solar Cells using Non-Fullerene Acceptors”发表在Cell Press旗下舰旗能源类期刊Joule上。西安交通大学为该论文的第一作者和唯一通讯作者单位。材料学院马伟教授为通讯作者，其所指导的博士留学生Hafiz Bilal Naveed为第一作者。

该工作得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金和西安交大基本科研业务费的支持。

文章链接：http://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30056-4