中國(guó)粉體網(wǎng)訊  有機(jī)光伏具有質(zhì)輕、柔性和可大面積加工等優(yōu)點(diǎn)，受益于分子光伏受體材料的發(fā)展，其能量轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到18%。為實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，材料和器件的長(zhǎng)期光熱穩(wěn)定性仍面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)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(qiáng)拉電子末端，但I(xiàn)NCN類受體材料在光、水氧、熱和堿等作用下易發(fā)生降解，這成為制約器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科學(xué)技術(shù)部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所有機(jī)固體重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jìn)行深入探索，發(fā)展了系列高性能光伏受體材料，并構(gòu)筑出高性能光伏器件，應(yīng)邀在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表題為n-TypeMolecular Photovoltaic Materials: Design Strategies and DeviceApplications的觀點(diǎn)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(shè)計(jì)、合成及器件應(yīng)用方面的積累，結(jié)合國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的重要進(jìn)展，歸納和評(píng)述了高性能n-型分子光伏材料的典型設(shè)計(jì)策略及其在各類光伏器件中的應(yīng)用實(shí)例。

稠環(huán)分子材料具有優(yōu)良的電荷傳輸性能、熒光性質(zhì)和穩(wěn)定性，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管研究中得到廣泛應(yīng)用。近期，課題組提出全稠環(huán)分子設(shè)計(jì)策略發(fā)展高穩(wěn)定性的光伏受體材料：利用引達(dá)省二噻吩取代經(jīng)典梯形n-型半導(dǎo)體IFDM中心苯環(huán)，采用綠色高效分子內(nèi)雙碳?xì)浠罨?環(huán)化反應(yīng)，設(shè)計(jì)合成了稠合九環(huán)電子受體新材料ITYM，與傳統(tǒng)INCN類受體相比，ITYM受體表現(xiàn)出更低的分子重整能和優(yōu)異的化學(xué)、光化學(xué)及熱穩(wěn)定性。將ITYM與中帶隙聚合物電子給體匹配，實(shí)現(xiàn)了接近10%的效率。由于穩(wěn)定的電子受體材料是有機(jī)光伏技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵，全稠環(huán)電子受體材料為實(shí)現(xiàn)效率高、成本低、穩(wěn)定好的有機(jī)光伏器件開(kāi)辟了新道路。此外，全稠環(huán)受體高的熱穩(wěn)定性還為發(fā)展高性能蒸鍍型有機(jī)太陽(yáng)能電池創(chuàng)造了新機(jī)會(huì)。相關(guān)研究成果發(fā)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(huán)n-型分子光伏受體材料設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性研究

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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