北京大学占肖卫教授课题组二维共轭稠环电子受体研究取得新进展
北京大学工学院占肖卫教授课题组在有机太阳能电池二维共轭稠环电子受体材料研究中取得新进展，相关成果发表在材料学及化学领域顶级期刊《先进材料》（Advanced Materials）及《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。
图（1）二维共轭稠环电子受体ITIC2的结构式；（2）二维共轭稠环电子受体FNIC1和FNIC2的结构式；（3）制备的半透明太阳能电池器件
占肖卫教授课题组将二维共轭（又称侧链共轭）的分子设计理念引入到新型稠环电子受体的设计中，合成了首个二维共轭的稠环电子受体材料。引入二维共轭侧链，可以拓展分子内共轭，从而增强和拓宽吸收，有利于增加有机太阳能电池的光电流；同时还可以增强分子间相互作用，从而提高载流子迁移率，有利于增加器件的光电流和填充因子。他们设计合成了一个二维共轭的七并稠环电子受体材料ITIC2，基于ITIC2的单结两组分太阳能电池的能量转换效率达11%，高于结构相似的一维共轭的稠环电子受体材料（8.5%），说明二维共轭是一个有效的提高稠环电子受体性能的分子设计策略。工作发表在Adv. Mater. （2017, 29, 1702125）上，被引用89次(google scholar)，入选ESI热点论文和ESI高被引论文。
为了进一步拓宽分子的吸收光谱，他们又将七并稠环骨架拓展为九并稠环，并合成了一对同分异构的二维共轭稠环电子受体FNIC1和FNIC2。同分异构效应显著影响材料的光学、电学、形貌和光伏性质。用这两个同分异构的稠环电子受体材料制备的单结两组分太阳能电池器件，无需任何后处理能量转换效率分别为10.3%和13.0%。制备的半透明太阳能电池器件，能量转换效率分别为7.58%-9.14%（可见光平均透过率20.2%-14.7%）和9.51%-11.6%（可见光平均透过率20.3%-13.6%）。13.0%和11.6%分别是目前文献报道的无后处理两组分有机太阳能电池和半透明有机太阳能电池能量转换效率的最高值。工作发表在J. Am. Chem. Soc.（2018, 140, 9140-9147）。
占肖卫教授课题组博士研究生王嘉宇同学是这两篇论文的第一作者。该系列工作得到国家自然科学基金委等的资助。
文章链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702125/full
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b04027
来源：北京大学工学院
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