导语
聚合物太阳能电池（PSC）被认为是未来多样化能源结构的支柱之一。近年来，随着宽带隙给体聚合物和非富勒烯小分子受体的发展，聚合物太阳能电池的器件效率得到迅速的提升。近日，四川大学彭强课题组通过引入非常规氨基甲酸酯侧链，构建了分子内构象锁并实现了高效聚合物给体材料的设计和合成，在此基础上实现了能量转换效率高达18.76%的聚合物太阳能电池。相关成果在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202213252）。
前沿科研成果
非常规氨基甲酸酯侧链用于聚合物太阳能电池给体材料
分子工程是提高聚合物太阳能电池的性能的主要手段之一。聚合物材料的分子侧链工程不仅可以调节材料的溶解性，还可以通过杂原子的引入实现对分子轨道能级、光吸收能力和相分离形貌的改变，最终获得更优异的器件性能。
(来源：Angew. Chem. Int. Ed.)
最近，四川大学彭强教授带领的课题组将非常规的氨基甲酸酯侧链和酯基侧链引入聚合物主链的噻吩桥键，并以苯并二噻吩（BDT）为给电子单元、并噻唑为吸电子单元分别构建D-A共聚物材料PTzTz-N和PTzTz-C。其中，PTzTz-N通过引入氨基甲酸酯侧链，在侧链的等性等性sp2杂化氮原子上的氢原子和并噻唑中的不等性sp2杂化氮原子之间建立N…H次级键相互作用，构建噻吩桥与并噻唑吸电子单元的共平面结构，提升分子骨架的平面性，有利于提升光吸收能力以及分子内电荷传输能力。
(来源：Angew. Chem. Int. Ed.)
相比于引入酯基侧链的聚合物材料，PTzTz-C、PTzTz-N的TzTz单元与侧链的杂原子之间具有更强的分子内构象锁，具有更窄的光学带隙、更强的电荷传输能力，并在与BTP-eC9构成的二元器件中获得15.24%的光电转化效率。
在后续的工作中，该团队进一步探索了PTzTz-N应用于聚合物太阳能电池的器件性能，将其作为第三组分于D18:BTP-eC9构成三元器件。当加入30%的的PTzTz-N时，明显改善了活性层的光子利用率，器件展现出更高的外量子效率响应，实现了更高的填充因子（78.91%）和短路电流(27.14
mA cm-2)，最终实现了18.76%的器件效率。
(来源：Angew. Chem. Int. Ed.)
通过对活性层形貌、电荷传输性能及电荷复合情况的考察，该团队发现：PTzTz-N与D18表面能相近，可以实现较好的混合。给体混合物中的混合熵可以抑制薄膜内各材料的结晶过程，抑制了D18纤维的过度生长以及BTP-eC9大尺寸晶体的形成，使得混膜的晶体相干长度以及表面粗糙度更小，从而实现对活性层形貌的调控。三混膜更适宜的纳米相分离尺寸，有利于实现更平衡的电荷传输能力，减少电荷的复合，提高填充因子，最终获得更优异的器件性能。
(来源：Angew. Chem. Int. Ed.)
该项工作展示了非常规分子侧链在高效聚合物太阳能电池活性层材料设计中的应用。通过引入杂原子侧链建立分子内构象锁，可以调节聚合物给体材料的分子骨架构型，进而实现对材料溶解性、聚集行为、光吸收能力等性质的改善，达到控制形貌、改善电荷传输能力、提升吸光性能等目的，以实现更高效率的聚合物太阳能电池。该工作也进一步验证了高熵混合物在调节薄膜纳米形貌上的有效性。该成果以“Wide Bandgap Polymer Donors Functionalized with Unconventional Carbamate Side Chains for Polymer Solar Cells”为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.（DOI: 10.1002/anie.202213252）。第一作者为四川大学化学工程学院硕士研究生唐洁，通讯作者为四川大学化学工程学院于立扬副研究员和彭强教授。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
彭强教授简介
彭强，博士，教授，博士生导师，高分子材料工程国家重点实验室固定研究人员。先后获得英国皇家化学会会士（2020）、国家杰出青年基金（2018）、教育部新世纪优秀人才支持计划（2009）、四川省学术和技术带头人（2014）、四川省杰出青年基金（2013）、江西省新世纪百千万人才工程（2009）、江西省五四青年奖章（2009）。英国皇家化学学会2018、2019年度Top 1%中国高被引学者。担任Small Structure顾问编委（Editorial Advisory Board）、Current Applied Materials编委（Section Editor）、Chin. Chem. Lett.和Molecules编委、中国化工学会化工材料专业委员会专家委员、中国感光学会光电材料与器件分会专家委员。长期从事光电能源材料与器件的研究工作，主要涉及有机高分子太阳能电池、电致发光材料与器件，碳基纳米能源材料与器件等。先后主持或参与科技部重大研究计划、国家自然科学基金（集成项目、重点、面上、青年基金）、科技部国际合作项目、教育部新世纪优秀人才支持计划项目等30多项国家和省部级科研课题。
近年来在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Energy Environ. Sci.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、ACS nano、Nano Energy等国内外期刊上发表学术论文200余篇，SCI收录180余篇，影响因子大于10.0的有60余篇，其中2篇入选2018年中国百篇最具国际影响力论文，20余篇入选ESI高被引论文和ESI热点论文，20余篇入选发表期刊的热点论文或封面论文。撰写学术专著章节2章，授权中国发明专利13项。2009年获江西省高等学校科技成果二等奖(排名第1)，2010年获江西省自然科学奖二等奖（排名第1），2021年获四川省自然科学奖一等奖（排名第1）。
关于人物与科研
今天，科技元素在经济生活中日益受到重视，中国迎来“科学技术爆发的节点”。科技进步的背后是无数科学家的耕耘。在追求创新驱动的大背景下，化学领域国际合作加强，学成归国人员在研发领域的影响日益突出，国内涌现出众多优秀课题组。为此，CBG资讯采取1+X报道机制，携手ChemBeanGo
APP、ChemBeanGo官博、CBG资讯公众号等平台推出“人物与科研”栏目，走近国内颇具代表性的课题组，关注研究、倾听故事、记录风采、发掘精神。欢迎来稿，详情请联系C菌微信号：chembeango101。
CBG资讯一直致力于追踪新鲜科研资讯、解读前沿科研成果。如果你也对科研干货、高校招聘、不定期福利（现金红包、翻译奖励、实验室耗材优惠券等）有兴趣，那么，请长按并识别下图二维码，添加C菌微信（微信号：chembeango101），备注：进群。
●嘉兴学院医学院刘石惠Org. Lett.：可见光/他伐硼罗共催化的醇类α-碳氢键烷基化
●武汉大学沈晓课题组Nat. Commun.：“无效能量转移催化”促进烯烃取代的酰基硅烷与烯丙基砜的串联环化反应●OL：天然产物 (−)-Ceforalide B and (−)-Cephanolides B−D的全合成
●四川大学冯小明院士课题组ACS Catal.：激发三线态蒽醌引发的醛与α,β-不饱和羰基化合物的不对称自由基氢酰化反应
●中科院广州健康院朱强/罗爽团队和中科院北化所钟羽武ACS Catal.：钯催化双亚胺化环化反应高对映选择性构建吡啶并螺烯