【儀表網 儀表上游】2017年，北京大學工學院占肖衛課題組在稠環電子受體光伏材料研究中取得系列重要進展，在化學和材料領域期刊《美國化學會志》和《先進材料》發表了4篇論文。
有機光伏材料可分為電子給體和電子受體。過去的幾年里，有機太陽能電池電子給體材料已取得重大突破，無論是高分子還是小分子電子給體與富勒烯類電子受體共混制備的單結電池效率均超過11%。長期以來，富勒烯衍生物是廣泛使用的電子受體。由于富勒烯受體存在可見區吸收弱、能級調控難、易聚集導致器件穩定性差等缺點，發展高性能的非富勒烯受體是有機太陽能電池領域的挑戰性難題。
2015年，占肖衛課題組提出了稠環電子受體新概念，創造了氰基茚酮類芳雜稠環電子受體新體系，設計合成了多種高性能非富勒烯電子受體。與富勒烯受體相比，這些稠環電子受體展示獨特優勢。2015年，稠環電子受體創造了非富勒烯有機太陽能電池的率(6-7%)(Energy Environ. Sci. 2015, 8, 610-616，被引用140次，ESI熱點論文，ESI高被引論文; Adv. Mater. 2015, 27, 1170-1174，被引用240次，ESI熱點論文，ESI高被引論文)。2016年，基于稠環電子受體的有機太陽能電池的效率提高到8-10%(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973-2976，被引用100次，ESI熱點論文，ESI高被引論文; J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4955-4961，被引用120次，ESI熱點論文，ESI高被引論文)。
2017年，他們創新性地提出了能量驅動器的概念，在基于聚合物給體/稠環電子受體的活性層中加入微量的能量驅動器，使給受體之間的電荷轉移驅動力大大增加，太陽能電池的效率由8%提高到10%(Adv. Mater. 2017, 29, 1605126，博士生程沛是作者)。他們提出了聚合物給體材料與非富勒烯受體材料的匹配性原則，通過篩選合適的給體材料，使基于稠環電子受體的有機太陽能電池的效率超過11%(Adv. Mater. 2017, 29, 1604155，林禹澤博士是作者)。他們設計合成了上九并稠環電子受體材料，進一步的把有機太陽能電池的效率提高到11.5%(J. Am. Chem. Soc. 2017，139 , 1336–1343，博士生代水星是作者)。他們還設計合成了基于氟代氰基茚酮的稠環電子受體材料，實現了單結雙組分有機太陽能電池的世界率12.1%(Adv. Mater. 2017, 29, 1700144，博士生趙富穩是作者)。
占肖衛課題組本科生賈博宇發表的封面文章被選為熱點論文
占肖衛課題組原創性工作引起了國內外同行的廣泛關注和跟進。國內外數十個課題組使用占肖衛課題組的稠環電子受體。國內外數家公司已在商業銷售占肖衛組發明的稠環電子受體。ITIC等稠環電子受體已成為有機光伏領域的明星分子，氰基茚酮類芳雜稠環電子受體是上好的非富勒烯受體體系。有機光伏領域科學家李永舫院士在《中國科學：化學》(2016, 46, 623-624)上以“高性能有機稠環電子受體光伏材料”為題，對占肖衛課題組的工作作了亮點介紹：“國內外多個課題組使用多種中間帶隙共軛聚合物給體與這些新型受體匹配制備了率聚合物太陽能電池, 其中單結電池效率高可超過11%. 這一效率值已達到和超過好的基于富勒烯受體的器件, 充分說明了這些新型受體的廣闊應用前景, 是具有重要影響力的明星受體材料。” “基于非富勒烯受體的有機太陽能電池”在2016年化學與材料科學領域10個熱點前沿中排名位。
本研究工作得到科技部973計劃和國家自然科學基金等的資助。
(原文標題：北京大學稠環電子受體光伏材料研究取得重要進展)
