中國粉體網訊 有機光伏具有質輕、柔性和可大面積加工等優點，受益于分子光伏受體材料的發展，其能量轉換效率已達到18%。為實現商業化應用，材料和器件的長期光熱穩定性仍面臨挑戰。傳統D-A型電子受體材料普遍采用3-(二氰基亞甲基)靛酮(INCN)及其衍生物作為強拉電子末端，但INCN類受體材料在光、水氧、熱和堿等作用下易發生降解，這成為制約器件穩定性的關鍵因素。
在國家自然科學基金委、科學技術部和中國科學院的支持下，中科院化學研究所有機固體重點實驗室研究員朱曉張課題組在n-型分子光伏材料與器件研究方面進行深入探索，發展了系列高性能光伏受體材料，并構筑出高性能光伏器件，應邀在《美國化學會志》上發表題為n-TypeMolecular Photovoltaic Materials: Design Strategies and DeviceApplications的觀點文章(Perspective, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142,11613)。該文基于課題組在n-型分子光伏材料的設計、合成及器件應用方面的積累，結合國內外該領域的重要進展，歸納和評述了高性能n-型分子光伏材料的典型設計策略及其在各類光伏器件中的應用實例。
稠環分子材料具有優良的電荷傳輸性能、熒光性質和穩定性，在場效應晶體管研究中得到廣泛應用。近期，課題組提出全稠環分子設計策略發展高穩定性的光伏受體材料：利用引達省二噻吩取代經典梯形n-型半導體IFDM中心苯環，采用綠色高效分子內雙碳氫活化/環化反應，設計合成了稠合九環電子受體新材料ITYM，與傳統INCN類受體相比，ITYM受體表現出更低的分子重整能和優異的化學、光化學及熱穩定性。將ITYM與中帶隙聚合物電子給體匹配，實現了接近10%的效率。由于穩定的電子受體材料是有機光伏技術實現商業化應用的關鍵，全稠環電子受體材料為實現效率高、成本低、穩定好的有機光伏器件開辟了新道路。此外，全稠環受體高的熱穩定性還為發展高性能蒸鍍型有機太陽能電池創造了新機會。相關研究成果發表在CCSChemistry上(CCS Chem.DOI:10.31635/ccschem.021.202100956)，朱曉張為論文通訊作者。
全稠環n-型分子光伏受體材料設計及穩定性研究
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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