北京大學(xué)工學(xué)院占肖衛(wèi)教授課題組在非富勒烯受體有機(jī)太陽(yáng)能電池研究中取得新進(jìn)展,提出通過(guò)單邊延展合成稠環(huán)電子受體光伏材料的分子設(shè)計(jì)策略,相關(guān)工作發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上(JACS, DOI: 10.1021.jacs.9b08988)。
2006年以來(lái),占肖衛(wèi)教授課題組一直致力于有機(jī)太陽(yáng)能電池中非富勒烯受體材料的研究,提出了稠環(huán)電子受體的概念,發(fā)明了明星分子ITIC(Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174, Google Scholar引用1389次)。最近,他們提出通過(guò)單邊延展合成稠環(huán)電子受體的分子設(shè)計(jì)策略。所謂單邊延展,即從單一方向延展共軛長(zhǎng)度較小的構(gòu)筑單元,以合成共軛長(zhǎng)度較大的給電子稠環(huán)核,進(jìn)而合成更大的稠環(huán)電子受體分子。以ITIC為代表的稠環(huán)電子受體的稠環(huán)核一般是通過(guò)雙邊延展合成的。與雙邊延展相比,單邊延展對(duì)于分子結(jié)構(gòu)的裁剪和性質(zhì)的調(diào)控更為精準(zhǔn)。他們采用單邊延展策略設(shè)計(jì)合成了八并稠環(huán)電子受體AOIC。與母體分子五并稠環(huán)電子受體F5IC及雙邊延展合成的十一并稠環(huán)電子受體IUIC2相比,基于AOIC的單結(jié)兩組分有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)13.7%,遠(yuǎn)高于同等條件下基于F5IC(5.61%)及IUIC2(4.48%)的器件效率。
單邊延展及雙邊延展分子設(shè)計(jì)示意圖以及稠環(huán)電子受體分子結(jié)構(gòu)
占肖衛(wèi)教授課題組博士研究生賈博宇是該篇論文的第一作者,占肖衛(wèi)教授是通訊作者。合作者包括東華大學(xué)唐正課題組及美國(guó)麻省大學(xué)Thomas P. Russell課題組。
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和北京大學(xué)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)等的資助。
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