郑庆东课题组：有机太阳能电池材料研究获得新进展

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非富勒烯受体材料具有合成简便、能级和带隙更易调节以及形貌稳定性好等优点，因而受到越来越多的关注。在几种不同类型的受体材料中，以acceptor-donor-acceptor (A-D-A)为骨架构型的小分子受体材料的研究最为广泛。近5年来，得益于众多A-D-A型非富勒烯受体材料的开发，有机太阳能电池的光电转换效率取得了持续突破。目前A-D-A型非富勒烯受体材料大多需要有sp3杂化的桥碳原子，这是因为通过桥碳原子上的烷基侧链(或芳香烷基侧链)能够有效减少材料分子的过度聚集同时提升材料溶解性。然而，这些伸展到共轭骨架平面外的侧链会不可避免地破坏受体材料分子间的紧密-堆积，进而影响其电荷传输及光伏性能的进一步提升。

　　针对上述问题，最近中科院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室郑庆东研究员团队发展了一类共轭骨架上无sp3碳的非富勒烯受体材料体系，并提出利用“邻位侧链”的位阻效应来抑制受体材料分子的过度聚集。同时，他们通过优化梯形稠环的芳香性实现了对目标受体材料的能级、带隙以及分子取向的调控，最终提高了材料的电荷传输以及光伏性能。器件优化的最优聚合物太阳能电池的光电转换效率达15.24%。该项研究工作成功开发了具有合适带隙和聚集性能的高迁移率无sp3桥碳的非富勒烯受体材料，并展示了梯形稠环的芳香性对带隙、能级、分子取向、电荷传输及光伏性能的影响，为新型非富勒烯受体材料的设计与合成提供了新策略。
　　上述研究结果近期发表在《德国应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202007907），论文第1作者为该团队的马云龙副研究员。该工作得到了国家自然科学基金海峡联合基金重点项目、中科院战略性先导科技专项以及福建省自然科学基金项目的支持。
　　文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202007907
　　此前，该研究团队在非富勒烯受体材料的设计与合成以及器件制备方面也取得了系列重要研究进展，相关成果发表在(Mater. Horiz. 2020，7，117; Chem. Mater. 2017, 29, 7942; Chem. Mater. 2017, 29, 9775; Chem. Mater. 2019, 31, 5953; J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 9609)。

（郑庆东课题组供稿）

      文章来源：福建物构所

      郑庆东博士，1976年11月生，研究员，课题组长。1998年毕业于华东理工大学精细化工系并获得学士学位，2001年获华东理工大学应用化学硕士学位，2005年获美国纽约州立大学Buffalo分校化学博士学位。2005年9月到2008年1月在美国纽约州立大学Buffalo分校激光、光子学与生物光子学研究所从事博士后研究。2008年1月到2009年12月在美国约翰霍普金斯大学材料与工程系从事博士后研究。2010年1月起在中国科学院福建物质结构研究所工作，同年入选中国科学院“百人计划”(2015年终期评估优秀)，2010年9月入选福建省首批引进高层次创业创新人才。2013年获国家杰出青年基金资助。入选2014年科技部中青年科技创新领军人才，和2014年国家百千万人才工程并被授予“有突出贡献中青年专家”称号。主持了国家杰出青年基金、中科院百人计划、国家自然科学基金面上和福建省科技计划重点项目等多项科研项目。2013年获得运盛(福建)青年科技奖，同年获得福州市首届青年科技奖，2014年获得中科院上海分院系统杰出青年科技创新人才奖，2015年获得福建省青年科技奖。