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稠环电子受体光伏材料研究取得系列进展
更新日期:2017-03-16  

  2017年,北京大学工学院占肖卫课题组在稠环电子受体光伏材料研究中取得系列进展,在化学和材料领域著名期刊《美国化学会志》和《先进材料》发表了4篇论文。 

  有机光伏材料可分为电子给体和电子受体。过去的几年里,有机太阳能电池电子给体材料已取得重大突破,无论是高分子还是小分子电子给体与富勒烯类电子受体共混制备的单结电池效率均超过11%。长期以来,富勒烯衍生物是最广泛使用的电子受体。由于富勒烯受体存在可见区吸收弱、能级调控难、易聚集导致器件稳定性差等缺点,发展高性能的非富勒烯受体是有机太阳能电池领域的挑战性难题。 

  2015年,占肖卫课题组提出了稠环电子受体新概念,创造了氰基茚酮类芳杂稠环电子受体新体系,设计合成了多种高性能非富勒烯电子受体。与富勒烯受体相比,这些稠环电子受体展示独特优势。2015年,稠环电子受体创造了非富勒烯有机太阳能电池的最高效率(6-7%)(Energy Environ. Sci. 2015, 8, 610-616Adv. Mater. 2015, 27, 1170-1174)。2016年,基于稠环电子受体的有机太阳能电池的效率提高到8-10%J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973-2976J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4955-4961)。 

  2017年,他们创新性地提出了能量驱动器的概念,在基于聚合物给体/稠环电子受体的活性层中加入微量的能量驱动器,使给受体之间的电荷转移驱动力大大增加,太阳能电池的效率由8%提高到10%Adv. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adma.201605216)。他们提出了聚合物给体材料与非富勒烯受体材料的匹配性原则,通过筛选合适的给体材料,使基于稠环电子受体的有机太阳能电池的效率超过11%Adv. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adma.201604155)。他们设计合成了国际上首个九并稠环电子受体材料,进一步的把有机太阳能电池的效率提高到11.5%J. Am. Chem. Soc. 2017, 139 , 1336-1343, DOI: 10.1021/jacs.6b12755)。他们还设计合成了基于氟代氰基茚酮的稠环电子受体材料,实现了单结双组分有机太阳能电池的世界最高效率12.1%Adv. Mater. 2017, DOI: 10.1002/adma.201700144)。 

    (来源:北京大学