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  北京大學(xué)工學(xué)院占肖衛(wèi)教授課題組在有機太陽能電池二維共軛稠環(huán)電子受體材料研究中取得新進展，相關(guān)成果發(fā)表在材料學(xué)及化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《先進材料》（Advanced Materials）及《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society）上。

圖（1）二維共軛稠環(huán)電子受體ITIC2的結(jié)構(gòu)式；（2）二維共軛稠環(huán)電子受體FNIC1和FNIC2的結(jié)構(gòu)式；（3）制備的半透明太陽能電池器件

  占肖衛(wèi)教授課題組將二維共軛（又稱側(cè)鏈共軛）的分子設(shè)計理念引入到新型稠環(huán)電子受體的設(shè)計中，合成了首個二維共軛的稠環(huán)電子受體材料。引入二維共軛側(cè)鏈，可以拓展分子內(nèi)共軛，從而增強和拓寬吸收，有利于增加有機太陽能電池的光電流；同時還可以增強分子間相互作用，從而提高載流子遷移率，有利于增加器件的光電流和填充因子。他們設(shè)計合成了一個二維共軛的七并稠環(huán)電子受體材料ITIC2，基于ITIC2的單結(jié)兩組分太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率達11%，高于結(jié)構(gòu)相似的一維共軛的稠環(huán)電子受體材料（8.5%），說明二維共軛是一個有效的提高稠環(huán)電子受體性能的分子設(shè)計策略。工作發(fā)表在Adv. Mater. （2017, 29, 1702125）上，被引用89次(google scholar)，入選ESI熱點論文和ESI高被引論文。

  為了進一步拓寬分子的吸收光譜，他們又將七并稠環(huán)骨架拓展為九并稠環(huán)，并合成了一對同分異構(gòu)的二維共軛稠環(huán)電子受體FNIC1和FNIC2。同分異構(gòu)效應(yīng)顯著影響材料的光學(xué)、電學(xué)、形貌和光伏性質(zhì)。用這兩個同分異構(gòu)的稠環(huán)電子受體材料制備的單結(jié)兩組分太陽能電池器件，無需任何后處理能量轉(zhuǎn)換效率分別為10.3%和13.0%。制備的半透明太陽能電池器件，能量轉(zhuǎn)換效率分別為7.58%-9.14%（可見光平均透過率20.2%-14.7%）和9.51%-11.6%（可見光平均透過率20.3%-13.6%）。13.0%和11.6%分別是目前文獻報道的無后處理兩組分有機太陽能電池和半透明有機太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率的最高值。工作發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.（2018, 140, 9140-9147）。

占肖衛(wèi)教授課題組博士研究生王嘉宇同學(xué)是這兩篇論文的第一作者。該系列工作得到國家自然科學(xué)基金委等的資助。

  文章鏈接：

  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702125/full

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b04027