华南理工大学黄飞教授团队：Y系列非富勒烯小分子及聚合物受体侧链工程研究进展

有机太阳电池（OSCs）具有质轻、柔性和可溶液加工等优势，因此受到广泛关注。Y系列非富勒烯受体（NFAs），由于其优异的光电性能成为了研究热点。侧链工程可以有效调控Y系列NFAs的溶解度和结晶性，从而优化OSCs的活性层形貌并提高器件效率，目前报道的很多高效的有机太阳电池体系都是建立在对Y系列NFAs侧链工程的基础上。华南理工大学黄飞教授团队系统总结了Y系列NFAs侧链工程的最新研究进展和设计原则，并指出了Y系列NFAs侧链设计面临的挑战，为高性能Y系列NFAs分子的发展提供了参考。

非富勒烯受体材料，特别是Y系列非富勒烯受体材料具有更强的近红外吸收、更好的分子间电荷转移和分子取向。这些新型高效非富勒烯受体材料的开发开启了有机太阳电池发展的新篇章。在过去的几年间，随着高效光伏材料的开发和器件工程的优化，单结有机太阳电池的功率转换效率（PCE）已超过19%。侧链工程通过调控侧链长度、构型和取代位点等手段可以有效改善Y系列非富勒烯受体材料的溶解性、结晶性、相容性以及光电特性，已经成为开发新型高效非富勒烯受体材料最常用的手段之一。

华南理工大学黄飞教授课题组系统总结了Y系列NFAs侧链工程的最新研究进展，并指出了Y系列NFAs侧链设计面临的的挑战。在Science China Chemistry上发表了题为“Recent Progress on Side Chain Engineering of Y-series Non-fullerene Molecule and Polymer Acceptors”的综述文章。

作者首先给出了Y系列NFAs侧链工程的总体设计原则和对材料光伏性能的影响。随后，作者从侧链长度、枝化位点、侧链刚性、杂原子引入、侧链端基调控、不对称策略等多角度分别讨论了Y系列小分子受体（SMAs）和Y系列聚合物受体（PSMAs）的最新研究进展，并分析了侧链工程对器件性能和稳定性的影响。最后作者讨论了Y系列NFAs侧链工程的前景和所面临的挑战，并指出一方面绝缘的长烷基链不利于活性层的堆集和电荷传输，另一方面过短的侧链则会影响材料的溶解性和活性层形貌降低填充因子，因此寻找合适的平衡点将是今后侧链工程所需解决的关键问题之一。

论文第一作者为河南工业大学材料科学与工程学院教师田利，通讯作者为华南理工大学材料科学与工程学院黄飞教授。详见：Li Tian, Chunchen Liu, Fei Huang*. Recent Progress on Side Chain Engineering of Y-series Non-fullerene Molecule and Polymer Acceptors. Sci. China Chem., 2023, doi: 10.1007/s11426-023-1774-6.

扫描二维码或点击左下角“阅读原文”可查阅全文。

【通讯作者简介】

黄飞，华南理工大学材料科学与工程学院教授，发光材料与器件国家重点实验室副主任。2000年于北京大学化学与分子工程学院获学士学位，2005年于华南理工大学材料科学与工程学院获博士学位。主要从事有机聚合物光电材料与器件方面的研究，在新型水醇溶界面材料及界面调控方法、新型聚合物光伏材料与器件等方向做出了系列创新成果。

【扩展阅读】