上海交通大学刘烽教授、北京航空航天大学孙艳明教授以及帝国理工颜骏博士(共同通讯作者)在PM6:L8-BO的基础上,通过三元策略,引入了较强结晶性的给体聚合物D18,利用辅助结晶方法制备了具有双纤维网络形貌的光吸收层。D18可协同改善给受体纤维的结晶性,平衡给受体端激子和载流子的扩散长度,从而优化器件多维参数适配性。同时,D18还可以促进共混体系形成更密集的双纤维网络结构(纤维间隙中的共混相特征尺寸约为5 nm),能更好地与激子、载流子的扩散能力匹配,降低复合常数。此外,密集的给受体纤维交织形成了电子和空穴传输的高速通道,保证解离后的载流子能快速扩散到相应电极,最终大幅提升了器件效率。基于PM6:D18:L8-BO的有机太阳能电池最高效率达到了19.6%,填充因子接近82%,并获第三方独立机构的效率认证(NPVM:19.2%),是目前有机太阳能电池单结器件报道的最高值。最后,研究团队总结了构筑双纤维形貌结构的材料选择原则并验证了其普适性,实现了有机光伏薄膜形貌特征尺度与光物理核心参数的匹配适应,为后续高效有机太阳能电池的设计制备提供了新思路。上交大博士后研究员朱磊,博士生张明、徐锦秋为本文共同第一作者,研究成果以 “Single-junction organic solar cells with over 19% efficiency enabled by a refined double-fibril network morphology”为题发表在国际著名期刊Nature Materials上。