有機太陽電池（OSCs）作為新一代太陽能發電技術，近30年來，一直是基礎研究的一個前沿熱點領域。三元策略是一種有效提高有機太陽能電池效率的方法，有助于克服二元共混物的電子結構和形貌限制，其已成為該領域的研究熱點。因此，如何甄選第三組分是構筑高效率、高穩定性有機太陽能電池的核心問題。

在三元有機太陽電池中，尋找第三組分的客體受體材料非常關鍵，通常其應具有以下三個選擇標準：（1）客體成分與二元主體具有互補吸收。（2）引入的客體組分應與二元主體系中的材料具有良好的相容性。（3）客體組分可以精細地修改二元體系的能量帶隙，從而降低能量損失。最近，科學家發現基于5-元碳環骨架IDT或IDTT衍生的A-D-A型稠環電子受體（IDT-series）是一類良好的客體受體材料，作為第三組分，往往能夠進一步提高有機太陽電池的光電轉化效率；另一方面，研究證實，在A-D-A型稠環電子受體中，利于硅?氧橋取代IDT或IDTT中的五元碳環（SiOTC-series）可以提高分子的能級和改善分子的堆積、結晶性以有電荷遷移率。

基于此，南開大學趙東兵聯合山東大學高珂以及復旦大學楊迎國等，使用結構單向延伸策略以及基于五元碳橋和六元硅氧橋的結構融合策略，設計了兩個新型的梯形骨架IDT–SiO和IDTT–SiO，從而能夠以更微小的變化精確調整材料性能。然后，作者使用IDT–SiO和IDTT–SiO作為中心稠環供體單元，設計合成了既含有五元碳橋又含有六元硅氧橋的新型A-D-A型稠環電子受體材料IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC。與對稱六元SiO橋聯SiOTIC相比，不對稱C/SiO雜化IDT–SiO–IC和IDTT–SiO-IC顯示出明顯的藍移吸收、升高的LUMO能級和更高的偶極矩。作者認為，這一類新型的稠環電子受體材料作為三元有機太陽電池中的客體受體材料可能具有與明星受體材料Y6和明星給體材料D18互補的吸收光譜，良好的兼容性；另外，結構的融合將破環分子對稱性，導致分子具有較大的偶極矩和介電常數，從而有利于增強分子間相互作用和降低激子結合能。

隨后，作者將受體分子IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC引入到D18:Y6的二元太陽電池體系中，從而構建出高性能的三元OSCs， 分別獲得了18.22%和18.77%的光電轉換效率。研究結果顯示，IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC確實與D18:Y6混合物具有互補吸收，并且其LUMO能級相對于Y6上移，這有助于提高三元器件的開路電壓（V_OC）。同時，IDT–SiO–IC 和 IDTT–SiO–IC均與Y6具有良好的相容性，三元共混物中形成了雙受體相，有利于實現更平衡的載流子遷移率，同時電荷復合受到抑制。

緊接著，作者對器件的堆積及形貌進行了表征。GIWAXS、AFM以及TEM表征表明，在三元共混物中使用少量IDTT–SiO–IC作為客體受體材料促進了D18和Y6的“面對面”取向和結晶。原因可能是IDTT–SiO–IC在三元共混膜中形成新的晶核，并遵循非均勻成核晶種機制，增加了三元共混薄膜中的原纖維含量和微晶質量。

總之，在該工作中，作者使用單向延伸策略以及基于五元碳橋和六元硅氧連接橋的結構融合策略，設計合成了兩個A-D-A結構的客體受體材料IDT–SiO2–IC和IDTT-SiO2–IC。優化的基于IDTT–SiO–IC作為客體受體的三元有機太陽電池實現了18.77%的光電轉化效率。這一效率代表了基于Y6受體的單結有機太陽電池的創紀錄VOC和效率值。此外，與基于二元和SiOTIC的三元器件相比，基于IDTT–SiO–IC的三元器件的穩定性也得到顯著提升。這些結果凸顯了結構融合以及單向延伸策略在設計穩定高性能有機太陽電池中的重要潛力。