有机太阳能电池由于其柔性和半透明等特性在未来的可穿戴器
件、建筑一体化能源等方面有着十分广泛的应用前景。器件效率、
生产成本以及稳定性是其应用过程中最主要的三个因素。我们主要
围绕高效率非富勒烯受体材料进行研究,并取得了一系列进展。具
体情况如下:
1)通过精确控制硒杂环功能化合成了一对间位己基苯取代的
N-型小分子受体材料。最低的重组能以及最强的结晶性使得基于
mPh4F-TS 的器件实现最低程度的电荷复合过程以及接近 80%的填充
因子,最终获得 18.05%的光电转换效率。(Angew. Chem. Int.
Ed. 2022, 61, e202206930)。
2)通过噻吩烷基侧链侧异构化合成一系列高性能 N-型小分子
受体材料。基于 BTP-4F-T3EH 材料器件获得了 18.25%的器件效
率。该研究结果表明精准控制烷基噻吩侧链的形状和位置,可以有
效地实现器件效率的提升(Sci. China Chem. 2022, 65, 1758)。
3)通过设计合成同时具有烷基和烷氧基的不对称非富勒烯受
体材料,实现了同时具有高效率(>18%)和高开路电压(>0.93V)的
有机太阳能电池器件(Chem. Mater. 2022, 34, 10144)
4) 研发了一系列端基氟化/氯化的 N-型小分子受体以及对应
的 N-型聚合物受体材料,其中小分子受体材料的器件性能最高可
达 17.72%,聚合物受体材料可获得 17.38%的效率。稳定性研究表
明这些材料都具有优异的光照稳定性。(Adv. Funct. Mater.
2023, 33, 2300712)