高水平研究成果又來啦!這一次,是太陽能電池!

2020-12-03 湖南24小時

近期，湘潭大學化學學院沈平教授課題組基於新型小分子受體材料的高效三元聚合物太陽能電池的研究成果，發表在《材料化學C》（一區TOP期刊，影響因子7.059），題目為「小分子/富勒烯受體合金：一種提高三元聚合物太陽能電池效率和熱穩定性的有效策略」（Small-molecule/fullerene acceptor alloy: a powerful tool to enhance device efficiency and thermal stability of ternary polymer solar cells）。

圖1// 小分子受體IDT-OT的分子結構式和三元器件結構及工作機理示意圖

該論文通過引入新型小分子受體材料IDT-OT構築了高效三元聚合物太陽能電池，研究表明，小分子受體和富勒烯類受體間形成的合金是該三元體系的光伏性能和熱穩定性提高的根本原因。研究證實，該受體合金之間同時存在能量轉移和電荷轉移，其工作機理目前文獻罕見報導。論文第一作者碩士研究生尹攀，通訊作者是沈平教授。

由於能量轉換效率的迅速提高，基於非富勒烯小分子受體材料的聚合物太陽能電池,成為當前新材料和新能源領域的研究熱點和焦點。近兩年，化學學院沈平教授課題組在新型小分子受體材料的構築,及其在高效二元/三元聚合物太陽能電池器件製備方面,連續取得高水平的研究成果，先後在英國皇家化學學會的《材料化學A/C》（Journal of Materials Chemistry A/C）和美國化學會的《應用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）等材料類頂級期刊發表研究成果。

早在2018年10月，該課題組就在基於小分子受體材料的高效三元聚合物太陽能電池方面的取得了很好的研究成果，在《材料化學A》（一區TOP期刊，影響因子11.301）上發表了題為「引入新型七環非富勒烯受體構築高效厚膜和大面積的三元聚合物太陽能電池」（Achieving efficient thick active layer and large area ternary polymer solar cells by incorporating a new fused heptacyclic non-fullerene acceptor）的研究論文，驗證了三元體系在有機太陽能電池的大規模生產製備方面具有很大的應用潛力。

圖2// 構建三元器件的材料分子結構式、器件結構及其光伏性能

去年12月，沈平教授課題組在美國化學會《應用材料與界面》（一區TOP期刊，影響因子8.758）上發表了題為「基於二茚並吡嗪單元的中等帶隙的A-π-D-π-A型小分子受體材料用於構築非滷代溶劑加工的高效聚合物太陽能電池」（Nonhalogenated-Solvent-Processed Efficient Polymer Solar Cells Enabled by Medium-Bandgap A-π-D-π-A Small-Molecule Acceptors Based on 6,12-Dihydro-diindolo[1,2-b:10,20-e]pyrazine Unit）的研究論文。

圖3// 基於二茚並吡嗪單元的小分子受體的分子結構式和光伏性能

去年7月，課題組在《材料化學C》（一區TOP期刊，影響因子7.059）上發表了高水平成果「基於引達省並二噻吩非富勒烯受體材料的共軛側鏈優化獲得高效的聚合物太陽能電池」（Conjugated side-chain optimization of indacenodithiophene-based nonfullerene acceptors for efficient polymer solar cells），該研究成果為新型小分子受體材料光電性質的調控提供了一種新的設計思路，具有明顯的理論研究價值和實際開發意義。

圖4// 含共軛側鏈的引達省並二噻吩類小分子受體的分子結構式和光伏性能

上述發表的4篇論文均以我校化學學院為第一通訊單位，由沈平教授為第一通訊作者。沈平教授課題組一直開展高效有機/聚合物太陽能電池材料的開發和器件製備方面的研究工作。其課題組日常規模在6-9名碩士研究生，每年培養畢業2-3名碩士生。近年來，該課題組與中科院北京化學研究所李永舫院士、蘇州大學崔超華副教授、北京化工大學張志國教授及我校化學學院譚松庭教授、翁超博士等開展了深入交流與合作，現已發表研究論文40多篇（第一通訊作者），主持完成國家自然科學基金項目2項、湖南省教育廳項目3項和湖南省自然科學基金項目2項，參與獲得湖南省自然科學二等獎2項。

沈平教授課題組合影

《材料化學A》和《材料化學C》均是由英國皇家化學學會出版的材料類綜合性頂級期刊。《應用材料與界面》是由美國化學會的出版的材料類綜合性頂級期刊。

文章連結：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/TC/D0TC00329H#!divAbstract

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封面 / 陳思樂

【來源：湘潭大學】

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