全聚合物太阳能电池（all-PSCs）因其轻质、可印刷和柔性的核心优势，成为极具潜力的光伏体系。近年来，受益于光伏材料创新和活性层形貌优化，全聚合物太阳能电池的认证效率已突破19%。然而，在印刷过程中，聚合物链缺乏有效剪切力引导，导致无序堆积和过度聚集，形成大量无定形相；同时，聚合物链的缠结加剧界面复合，阻碍载流子传输，使得全聚合物电池的性能发展显著滞后于小分子体系。

2026年4月17日，南昌大学陈义旺教授、谈利承教授、江西师范大学张立福教授及合作者在《Advanced Materials》上发表题为“Pattern-Induced Directional Shear Force Synergized With Regulation of Multicomponent Fragments Entropy Effect for Printable Efficiency All-Polymer Solar Cells”的研究论文。该工作首次提出了图案化刮涂协同多组分碎片熵效应调控的策略，用于构建伪平面异质结（PPHJ）全聚合物太阳能电池。图案化刮刀通过限域墨水流动增强定向剪切能力，有效引导聚合物链拉伸和有序堆积；同时，引入具有良好堆积取向的第三组分PTQ10，与PM6碎片结合，抑制了蒸发过程中熵驱动的链回缩效应，减轻了PM6的过度聚集，从而形成了理想的垂直梯度分布和双纤维网络形貌。

图案化刮涂的流体动力学模拟显示，与普通刮涂相比，图案化刮刀能够使流体在受限空间内挤出，增强定向剪切能力，使马兰戈尼流和毛细管流沿印刷方向协同竞争，从而实现聚合物碎片的有效拉伸和有序堆积。大面积薄膜的UV-vis吸收光谱 mapping证实，PBC薄膜具有优异的均匀性。流变学测试表明，引入PTQ10后溶液粘度降低，剪切极限下降，使溶质在较小剪切力下即可发生滑移。高速相机图像显示，PM6:PTQ10（0.8:0.2）溶液具有更小的弯月面接触角，表明PTQ10有效降低了溶液剪切极限，有利于聚合物链充分拉伸。

分子动力学模拟揭示了蒸发过程中聚合物碎片的运动行为。PM6:PTQ10（0.8:0.2）体系的碎片质心距离（52.05 Å）适中，而PM6:PTQ10（1:0）体系过大（84.17 Å），PM6:PTQ10（0.7:0.3）体系过小（21.57 Å），说明适量PTQ10可改善碎片过度分离和团聚。PTQ10碎片在蒸发过程中有效粘附于PM6碎片，抑制了熵驱动的回弹效应。过量PTQ10则会破坏两者粘附，导致部分碎片自聚集。

形貌表征方面，AFM相图和纤维尺寸分布显示，PM6:PTQ10/PY-DT（0.8:0.2/1.2）薄膜呈现明显的纤维状结晶，纤维尺寸集中在40 nm，而PM6:PTQ10/PY-DT（0.7:0.3/1.2）薄膜仅20 nm。HR-TEM晶格条纹显示，优化薄膜的面间距为0.308 nm，小于二元薄膜（0.351 nm）和过量掺杂薄膜（0.348 nm），表明晶体取向和连续性更优。GIWAXS结果表明，优化薄膜在面内方向（100）层状堆积峰更强，在面外方向（010）π-π堆积峰更强，呈现优先的面-on取向；层状堆积距离和π-π堆积距离均最小，结晶相干长度达72.5 Å，显著大于二元膜的47.4 Å，表明结晶性显著增强。

通过瞬态吸收光谱测试了激子动力学。在500 nm泵浦激发下，PTQ10掺杂薄膜在720 nm处出现明显的基态漂白信号，证明PTQ10被激发，提供更多空穴位点加速电子转移。PM6:PTQ10/PY-DT（0.8:0.2/1.2）薄膜在820 nm处的TA信号衰减最快，双指数拟合显示超快激子解离时间（τ₁）和扩散限制电子传输时间（τ₂）均最短，说明激子解离和电子转移速率显著增强。荧光寿命成像显示，三元薄膜具有更强的PL猝灭效率和更长的PL寿命，优化了激子迁移行为。

器件性能方面，基于PM6:PTQ10/PY-DT（0.8:0.2/1.2）的PPHJ器件实现了19.78%的光电转换效率，其中开路电压0.961 V，短路电流密度25.61 mA cm⁻²，填充因子高达79.76%，处于全聚合物太阳能电池领先水平。EQE谱图积分电流与J-V测试吻合。大面积柔性模块（有效面积16.94 cm²）效率达16.88%，柔性器件效率为18.92%。在氮气手套箱中老化400小时后，三元器件仍保持优异性能。瞬态光电压和瞬态光电流测试表明，优化器件具有更高效的激子解离和电荷传输。陷阱态密度分析显示，优化器件在0.2-0.4 eV能级深度范围内陷阱态密度最小，陷阱辅助复合损失最低。空间电荷限制电流法测得空穴和电子迁移率更高且更平衡，归因于抑制的陷阱复合和优化的双纤维网络形貌。

[三审三校：蒋平 胡笑添 袁凯]