聚合物太阳能电池被广泛认为是下一代多样化绿色能源的支柱之一。发展新型高效的有机光伏材料是推动聚合物太阳能电池各主要性能参数发展的主要推动力。聚合物给体材料的侧链工程不仅可以调节材料的溶解特性，还能通过杂原子的引入，建立起其与聚合物主链间的分子内构象锁和多条分子链之间的分子间相互作用，从而提高材料光伏性能。

近日，四川大学彭强教授课题组将非常规的氨基甲酸酯（carbamate）侧链引入噻吩桥，构建了以苯并二噻吩（BDT）为给电子单元、并噻唑（TzTz）为吸电子单元的宽带隙给体材料PTzTz-N。该分子在氨基甲酸酯侧链中的等性sp²杂化氮原子上的氢原子和并噻唑中的不等性sp²杂化氮原子之间建立了N…H二级键相互作用，从而构建了噻吩桥和并噻唑单元的共面结构。这一共面结构增大了受体单元的共轭结构面积，从而在与BTP-eC9匹配制备的聚合物太阳能电池中，实现了15.24%的能量转换效率。

该团队进一步将PTzTz-N引入高性能D18:CTP-eC9共混体系中，构建了三元共混器件。与二元共混器件相比，三元共混器件具有更有效的自由电荷生成、更平衡的电荷传输能力和更低的电荷符合几率。由此，实现了对D18:CTP-eC9高达17.94%的能量转换效率的进一步提升，在PTzTz-N比例为30%时达到了18.76%。

这一高性能的实现，得益于带有非常规氨基甲酸酯侧链PTzTz-N的引入对薄膜的纳米结构实现的微调。PTzTz-N与D18表面能相近，可以实现较好地混合，给体混合物中的混合熵可以抑制薄膜内各材料的结晶过程。在三混薄膜中，D18纤维的过度生长得到了控制，L8-BO大尺度晶体的形成也被避免。更优化的纳米相分离尺度是提升器件光电流生成能力的主要因素。

这一工作展现了通过非常规侧链引入分子构象锁从而构建高效给体聚合物材料的有效途径。同时，也展示了给体聚合物合金在提高聚合物太阳能电池能量转换效率上的巨大潜力。