過去幾年，窄帶隙受體結合寬帶隙供體資料的創新顯著推動了有機太陽能電池（OSCs）的功率轉換效率（PCEs）超過18%。為了構建最先進的OSC，在分子設計中應考慮光伏資料的吸收光譜、前沿分子軌道能級、分子堆積和結晶度以及電荷載流子遷移率。供體和受體資料是决定OSC光伏效能的關鍵組成部分。共軛主鏈上的側鏈工程是優化供體資料光伏效能的關鍵策略。
蘇州大學李永舫院士（中科院化學所）和崔超華等人關注供體資料分子主鏈上的雜原子取代以提高其光伏效能的主題，旨在為最先進的光伏設計提供對分子結構優化的深入理解資料。
首先，研究人員重點介紹了應用於有機光伏資料共軛分子骨架的鹵素（氟和氯）原子取代策略。鹵素原子的強電負性可以降低供體資料的最高佔據分子軌道（HOMO）能級，從而新增所得OSC的開路電壓。
此外，鹵素原子引起的氫鍵有利於提高有機電晶體的電荷傳輸效能和結晶度。另一方面，柔性側鏈是提高光伏資料溶解性的關鍵組成部分。使用烷硫基和烷基甲矽烷基的柔性側鏈是調節光伏資料的電子能級和吸收光譜的一種簡單有效的方法。
由於pπ（C）–dπ（S）軌道重疊的形成，烷硫基取代基中硫原子的空3d軌道可以接受共軛骨架的π電子來調節光伏資料的光學和電學性質.類似地，烷基甲矽烷基側鏈中的矽原子可以穩定最低未占分子軌道（LUMO）能級並降低有機電晶體的HOMO能級，從而提高有機供體資料的光伏效能。
最後，研究人員簡要討論了光伏資料對OSC的性能優化和實際應用的挑戰。
Hang Yang，et al. Effects of Heteroatom Substitution on the Photovoltaic Performance of Donor Materials in Organic Solar Cells，Acc. Mater.Res. 2021.
https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00119
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/accountsmr.1c00119