不对称设计已成为提升有机太阳能电池中非富勒烯受体性能的有效策略。尽管大多数不对称NFA聚焦于横向不对称性，但面外各向异性及其诱导的垂直偶极矩与分子手性仍较少被探索，而这可能带来如手性诱导自旋选择性等新功能。
基于此，大阪大学Fumitaka Ishiwari和Akinori Saeki等人开发了手性双面NFA：(S,S)-IE4F 与 (R,R)-IE4F，其以indaecmodithiophene为核心，桥连sp³碳上分别接有亲水性寡聚乙二醇与疏水性苯基。同时合成了外消旋体 rac-IE4F 和非双面非手性异构体 meso-IE4F 作为对照。相较于 meso-IE4F，双面异构体表现出更高的溶解性、更有利于载流子传输的分子堆积及更大的偶极矩。值得注意的是，(S,S)/(R,R)-IE4F 纯膜及其与PBDB-T构成的体异质结均表现出显著CISS效应，自旋极化率分别达~70%和~50%。最终，基于纯手性双面IE4F的OSC实现了8.17%的能量转换效率，是 meso-IE4F 的三倍以上。
本研究揭示了NFA异构化的重要性，并为同手性不对称NFA提供了新的分子设计策略。
研究亮点：
- 首次在有机太阳能电池体异质结中实现CISS效应
- 手性双面NFA在纯膜和BHJ中分别实现高达~70%和~50%的自旋极化率，为OSC中自旋调控开辟新路径。
- 同手性结构显著提升器件性能
- 基于(S,S)/(R,R)-IE4F的OSC效率达8.17%，是对照组 meso-IE4F（2.36%）的三倍以上，凸显手性分子设计的巨大潜力。
- 双面分子设计优化溶解性与堆积取向
- 双面异构体溶解度提升近5倍，分子呈现有利于电荷传输的face-on堆积，协同促进载流子分离与传输。
Chiral Bifacial Non-Fullerene Acceptors with Chirality-Induced Spin Selectivity: A Homochiral Strategy to Improve Organic Solar Cell Performance
Shuang Li, Prof. Dr. Fumitaka Ishiwari, Dr. Shaoxian Li, Prof. Dr. Yumi Yakiyama, Prof. Dr. Akinori Saeki
First published: 11 November 2025
https://doi.org/10.1002/ange.202518505
