有机太阳能电池作为一种面向国家“双碳”战略的新兴可再生能源技术，在光伏建筑和可穿戴设备等应用领域展现出了广阔的前景。然而，其能量转换效率仍然落后于硅基和钙钛矿太阳能电池，这主要受限于较低的开路电压和较高的能量损失，尤其是非辐射复合损失方面。根据能隙定律，当前高性能的稠环电子受体具备窄带隙和近红外吸收的特性，这却加速了激发态到基态的振动弛豫过程。这种强的电子-声子相互作用，即激子-振动耦合，会导致显著的非辐射复合损失，进而阻碍了该类光伏器件效率的进一步提升。

近日，中国科学院大学黄辉教授和张昕副教授团队通过系统调控分子内非共价相互作用的强度，成功抑制了窄带隙稠环电子受体的结构弛豫和激子-振动耦合，从而构建了低能量损失（0.184 eV）和高性能（二元器件效率达19.49%，三元器件效率达20.51%）的有机太阳能电池。

理论计算与实验结果证明，稠环电子受体中分子内S‧‧‧O到Se‧‧‧O非共价相互作用的系统调控能够显著提升分子刚性、降低重组能，并有效抑制分子结构弛豫和激子-振动耦合。

此外，该研究团队还通过单晶XRD衍射分析深入探究了三个新型稠环电子受体的聚集态结构，发现强的分子内Se‧‧‧O非共价相互作用能够诱导多重分子间非共价相互作用的产生，进而使Y-SeSe形成更加紧密有序的三维堆积网络，这有助于实现高效的电荷传输。

最终，具有双重分子内Se‧‧‧O非共价相互作用的Y-SeSe基二元器件展现出了19.49%的能量转换效率和极低的能量损失（0.184 eV），刷新了硒取代有机光伏材料的效率记录。同时，为了进一步探挖掘受体材料Y-SeSe的潜力，该研究团队制备的D18:Y-SeSe:Z19三元共混器件实现了20.51%（SIMIT认证为19.92%）的能量转换效率，这是目前三元OSCs的最高效率。

本研究通过理性的分子设计、系统的理论计算和实验表征，充分展示了分子内非共价相互作用在构建低能量损失和高性能有机光伏受体中的巨大潜力，为有机太阳能电池实现效率突破提供了新的思路。