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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(jī)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(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在材料學(xué)及化學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）及《美國化學(xué)會(huì)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(jì)理念引入到新型稠環(huán)電子受體的設(shè)計(jì)中，合成了首個(gè)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(qiáng)和拓寬吸收，有利于增加有機(jī)太陽能電池的光電流；同時(shí)還可以增強(qiáng)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?cè)O(shè)計(jì)合成了一個(gè)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(dá)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(gè)有效的提高稠環(huán)電子受體性能的分子設(shè)計(jì)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(diǎn)論文和ESI高被引論文。

  為了進(jìn)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(duì)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(gè)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(xiàn)報(bào)道的無后處理兩組分有機(jī)太陽能電池和半透明有機(jī)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