近年來，聚合物太陽能電池由于其重量輕、價格低廉、可通過印刷的方式制備大面積柔性器件等優(yōu)勢，得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，是重要的前沿研究領(lǐng)域。聚合物太陽能電池的活性層通常由基于聚合物/有機小分子的電子給體和電子受體共混而成。作為電子受體材料，以PCBM為代表的富勒烯類n-型有機半導(dǎo)體已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于聚合物太陽能電池中，基于聚合物-富勒烯的聚合物太陽能電池效率已經(jīng)突破11%。由于富勒烯類受體存在可見區(qū)光吸收較弱、分子能級調(diào)制范圍小、合成和提純成本較高的局限性，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向基于非富勒烯型聚合物太陽能電池。長期以來國內(nèi)外的多個研究組聚焦于非富勒烯類受體的研究，但基于聚合物給體-非富勒烯受體的太陽能電池效率仍明顯低于聚合物給體-富勒烯受體的太陽能電池。近年來，多種具有優(yōu)良特性的非富勒烯型受體被設(shè)計出來，如萘二酰亞胺類聚合物受體N2200、A-D-A型小分子ITIC、苝二酰亞胺類小分子和聚合物受體等。上述新型受體為制備高效率非富勒烯聚合物太陽電池提供了可能。

非富勒烯型聚合物太陽能電池不僅需要高性能的受體材料，而且需要對聚合物給體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和光電特性進(jìn)行細(xì)致的調(diào)控。2013年，中國科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實驗室報道了一種基于二維共軛BDT單元與BDD單元的聚合物（簡稱：PBDB-T）（Macromolecules2012,45,9611-9617）。此后，該實驗室的研究人員采用聚合物PBDB-T與多種非富勒烯受體材料共混制備光伏器件，研究結(jié)果表明，該聚合物十分適合用于制備高效率的非富勒烯型聚合物太陽能電池。基于此，科研人員取得了一系列研究進(jìn)展Org.Electron.2015,17,295-303；ACSAppl.Mater.Interf.2015,7,9274-9280；Adv.Mater.2015,27,6046-6054。

近期，在中科院和國家自然科學(xué)基金委的支持下，化學(xué)所高分子物理與化學(xué)實驗室侯劍輝課題組研究人員進(jìn)一步將PBDB-T與市售非富勒烯型受體材料ITIC共混構(gòu)建非富勒烯型聚合物太陽能電池，在小面積器件（13mm2）中取得了創(chuàng)紀(jì)錄的11.2%的能量轉(zhuǎn)換效率。這不僅是目前非富勒烯受體太陽能電池效率最突出的結(jié)果之一，并一舉使非富勒烯型聚合物太陽能電池效率達(dá)到了富勒烯受體的最好水平。課題組也制備了1cm2的電池，該電池的效率由具有資質(zhì)的第三方采用窗口法進(jìn)行了驗證，達(dá)到了10.78%，是1cm2聚合物太陽能電池中取得的最高結(jié)果。另外，這個電池活性層薄膜形貌也表現(xiàn)了出色的熱穩(wěn)定性，經(jīng)過100oC熱退火處理250小時，仍然可以保持接近11%的光伏效率（Adv.Mater.2016,28,47344739）。該工作發(fā)表之后，引起多家科技媒體的關(guān)注，其中，Nature雜志在其ResearchHighlights（Nature2016,285,532）中對該工作進(jìn)行評價，認(rèn)為1平方厘米電池中取得10.78%的效率是有機光伏電池的紀(jì)錄性結(jié)果，并指出該電池易于實現(xiàn)低成本制備。