封面說明：設計背景基于綠色清潔的理念，展示的是藍天綠草，體現(xiàn)的是太陽能作為清潔能源，是維護可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境的重要能源形式。畫面主體為本文設計的有機太陽能電池受體材料的分子式和相關的器件結構，在突出本文的重心——新受體分子的前提下，展示了有機太陽能電池的器件結構和工作方式，方便讀者了解本文的研究領域。
有機太陽能電池因其成本低、質量輕、可大面積印刷、柔性等優(yōu)點，展示出重要的應用前景。近年來，有機太陽能電池的研究進展迅速，實驗室器件效率不斷刷新。這主要歸功于新型活性層材料的設計合成，特別是基于A-D-A (受體-給體-受體)結構的活性層材料，其吸收光譜和能級等性能可以有效調控，極大推動了有機光伏領域的發(fā)展。根據相關理論，有機太陽能電池的效率仍有巨大的提升空間，而活性層材料的設計依然起到關鍵作用，F(xiàn)有活性層材料，多數(shù)分子其截止吸收大約在900 nm左右，對900 nm以上近紅外區(qū)的太陽光吸收利用不足，導致其電流密度受限，進而影響其器件效率。因此，設計具有窄帶隙的近紅外光區(qū)的分子，對于提升太陽能電池短路電流密度和器件效率具有重要意義。
南開大學陳永勝教授團隊基于受體中間核IDTT，通過向其并噻吩單元中間引入吡喃環(huán)的策略，設計合成了基于引達省并二噻吩吡喃的近紅外光區(qū)有機受體分子IDTO2HT-2F。吡喃環(huán)的引入提高了分子中間核的給電子能力，使分子的最高占有軌道能級（HOMO）顯著提升，帶隙變窄，吸收光譜發(fā)生紅移，其截止吸收波長達到956 nm，有利于其對太陽光的充分利用，提高短路電流密度。最終， 以IDTO2HT-2F為受體材料、PM6為給體材料制備的太陽能電池器件，獲得了10.85%的能量轉化效率并具有高達20.61 mA cm?2的短路電流密度。該工作提供了一種拓寬分子吸收光譜范圍，提高短路電流密度的有效方法，相信基于這種設計思路，通過進一步的分子設計與器件優(yōu)化，可以獲得更高效率的有機太陽能電池。
上述工作已發(fā)表在《高分子學報》2020年第2期(DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19131)，并作為期刊封面介紹，第一作者是南開大學化學學院博士研究生柯鑫，通訊作者為南開大學化學學院陳永勝教授。研究工作獲得了科技部、國家自然科學基金委、天津市科委和南開大學的大力支持。
論文鏈接：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2020/2/PDF/gfzxb20190131chenyongsheng.pdf
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