有机太阳电池是将太阳能转化为电能的新一代太阳能发电技术，具有重量轻、半透明、柔性可折叠、不溶于水及溶液可加工等优点，近30年来，一直是基础研究的一个前沿热点领域。太阳电池的光电转换效率取决于电池的开路电压、短路电流和填充因子三者的乘积。随着非富勒烯受体材料的应用，有机太阳电池的光电转换效率一路攀升，目前已经达到了17%以上，其市场化应用前景越发明朗。然而，有机太阳电池效率的进一步提升依然受限于有机材料的吸收光谱窄、结晶性差、载流子迁移率低、复合损失大等因素的影响，因此，在由电子给体材料和电子受体材料共混形成的二元体系中，加入一个低带隙的第三组分以提高电池的短路电流的三元共混策略受到了广泛关注。尽管应用该策略可以在很多的材料体系中有效提升电池的短路电流及光电转换性能，但是却会导致电池开路电压的降低，这限制了电池效率的进一步提升。

在国家自然科学基金委员会、内蒙古科技厅的支持下，我校化学与环境科学学院、激子材料化学与器件（EMC&D）重点实验室詹传郎教授科研团队与中科院化学所、西安交通大学、首都师范大学、南京大学、上海交通大学、香港科技大学、香港中文大学、瑞典林雪平大学等国（境）内外同行合作，通过引入一个LUMO（最低空分子轨道）能级更高而分子结构相似的客受体分子，基于主-客受体分子间的协同作用，在实现电池开路电压稳定提升的同时，成功实现了电池填充因子的显著提升，甚至短路电流的提升。

该“电压提升”策略具有广泛的普适性，通过应用该三元策略，詹传郎研究团队已经在超过10个体系中成功实现了开路电压和填充因子的稳定提升，获得了超过16%甚至17%的光电转换效率。2019年以来，以我校为第一完成单位在Adv. Energy Mater. (2019, 9 (33), 1901728); Mater. Horiz. (2019, 6 (10), 2094-2102); J. Mater. Chem. A (2019, 7 (36), 20713 – 20722); Chem. Mater. (2020, 32 (12), 5182 – 5191); Sol. RRL (2020, 4 (1), 1900353); Mater. Chem. Front. (2021, 5, 10.1039/D0QM00882F); Macromol. Rapid Commun. (2019, 40 (21), 1900353)等学术期刊上发表了一系列研究论文。

此外，该“电压提升”策略不仅适用于由非富勒烯-非富勒烯（富勒烯）为主-客受体材料形成的三元体系中，我校詹传郎团队亦将它推广到由主-客聚合物给体材料形成的三元和四元共混有机太阳电池体系中，通过引入侧链取向不同的主-客聚合物给体材料（J. Mater. Chem. A 2020, 8 (7), 3676-3685）或者通过引入低HOMO（最高占据分子轨道）能级和超宽带隙的客聚合物给体来优化活性层共混膜的形貌（Adv. Energy Mater. 2020, 10 (32), 202001436）等方法，均在保持或提升开路电压的同时，实现了短路电流和填充因子的同时提升，分别获得了16.4%和17.2%的光电转换效率。

上述研究成果发表后，得到了国内外同行的广泛关注。其中，于2019年发表在Adv. Energy Mater. (2019, 9 (33), 1901728)上的论文入选ESI高被引论文和ESI热点论文；发表在J. Mater. Chem. A (2019, 7 (36), 20713 – 20722)上的论文入选ESI高被引论文；发表在Mater. Horiz. (2019, 6 (10), 2094-2102)上的论文入选ESI热点论文。