北京大学工学院材料科学与工程系占肖卫教授

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占肖卫，北京大学工学院材料科学与工程系教授、博士生导师、副系主任、工学院学术委员会委员、工学院教育委员会委员。 2006中科院化学所研究员、博士生导师，中科院“百人计划” 。2009年任北京大学工学院材料系教授、博士生导师、副系主任。   长期从事金属有机催化剂的制备及催化聚合、有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究（发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池、传感器、非线性光学）。



占肖卫博士、教授
材料科学与工程系教授/副系主任
高分子化学与物理教育部重点实验室教授/副主任
中科院百人计划
国家杰出青年科学基金获得者
联系电话：010-62766835
电子邮箱：xwzhan@pku.edu.cn
个人主页：http://www2.coe.pku.edu.cn/subpaget.asp?id=433


教育经历：
1986.09-1990.06, 浙江大学化学系，学士
1993.09-1998.06，浙江大学高分子系，博士
1998.09-2000.11，中科院化学所，博士后
1999.11-1999.12，香港科技大学化学系，访问学者
2000.12-2002.08，中科院化学所，副研究员
2002.09-2003.07，美国亚利桑那化学系, Research Associate
2003.08-2004.09，美国佐治亚理工大学化学系, Postdoctoral Fellow
2004.10-2006.05，美国佐治亚理工大学化学系, Research Scientist
2006.06-2012.08，中科院化学所，研究员
2012.09-现在，北京大学工学院材料系，教授/博士生导师


研究领域：
1．具有光电活性的共轭有机分子/高分子材料的设计合成
2．有机聚合物光电器件的构筑，如：太阳能电池等

获得荣誉：
1.    2002年获中国化学会青年化学奖
2.    2006年入选中科院“百人计划”
3.    2010年获国家杰出青年科学基金
4.    2011年获中科院“百人计划”终期评估优秀（前20％）
5.    2013年起任Journal of Materials Chemistry C的Associate Editor
6.    2014年当选英国皇家化学会会士（Fellow of the Royal Society of Chemistry, FRSC）
7.    2014年获得中科院优秀导师奖
8.    2015年获得中科院优秀研究生指导教师奖
9.    2014年和2015年入选爱思唯尔中国高被引学者榜单

研究成果：
长期从事有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究（发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池等）。在Accounts of Chemical Research, Chemical Society Reviews, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materials等国际期刊上发表SCI论文200篇，其中影响因子10以上的35篇。所发表论文被引用10000余次，被Essential Science Indicators评为“Highly Cited Scientist” (top 1%)。单篇引用超过500次的论文5篇，32篇论文入选ESI高被引论文，11篇论文入选ESI热点论文，1篇论文入选2011年中国百篇最具影响国际学术论文。应邀为Accounts of Chemical Research, Chemical Society Reviews, Advanced Materials等著名期刊撰写综述。应邀为Wiley（4）和科学出版社（4）撰写专著8章。研究成果被Chemical & Engineering News, MRS Bulletin, ACS Noteworthy Chemistry, Materials Views，Materials Views China等评述。论文被Accounts of Chemical Research, Chemical Society Reviews, Advanced Materials等著名期刊选为Cover。申请国际发明专利4项和中国发明专利20余项。在国际国内重要学术会议担任组委会成员或做大会报告/邀请报告40余次。

代表性论文：

• Yuze Lin and Xiaowei Zhan, Oligomer molecules for efficient organic photovoltaics, Acc. Chem. Res., 2016, 49, 175-183. (Front Cover)
• Yuze Lin, Fuwen Zhao, Qiao He, Lijun Huo, Yang Wu, Timothy C. Parker, Wei Ma, Yanming Sun, Chunru Wang, Daoben Zhu, Alan J. Heeger, Seth R. Marder and Xiaowei Zhan, High-performance electron acceptor with thienyl side chains for organic photovoltaics, J. Am. Chem. Soc., 2016, DOI: 10.1021/jacs.6b02004.
• Yuze Lin, Qiao He, Fuwen Zhao, Lijun Huo, Jiangquan Mai, Xinhui Lu, Chun-Jen Su, Tengfei Li, Jiayu Wang, Jingshuai Zhu, Yanming Sun, Chunru Wang and Xiaowei Zhan, A facile planar fused-ring electron acceptor for as-cast polymer solar cells with 8.71% efficiency, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2973−2976.
• Pei Cheng and Xiaowei Zhan, Stability of organic solar cells: challenges and strategies, Chem. Soc. Rev., 2016, DOI: 10.1039/c5cs00593k.
• Pei Cheng, Cenqi Yan, Tsz-Ki Lau, Jiangquan Mai, Xinhui Lu and Xiaowei Zhan, Molecular lock: a versatile key to enhance efficiency and stability of organic solar cells, Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201600426.
• Yuze Lin, Jiayu Wang, Zhi-Guo Zhang, Huitao Bai, Yongfang Li, Daoben Zhu and Xiaowei Zhan, An electron acceptor challenging fullerenes for efficient polymer solar cells, Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174. (Cited 100 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper)
• Yuze Lin, Yifan Wang, Jiayu Wang, Jianhui Hou, Yongfang Li, Daoben Zhu and Xiaowei Zhan, A star-shaped perylene diimide electron acceptor for high-performance organic solar cells, Adv. Mater., 2014, 26, 5137–5142. (Cited 120 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper, Back Cover)
• Yuze Lin, Yongfang Li and Xiaowei Zhan, Small molecule semiconductors for high-efficiency organic photovoltaics, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 4245-4272. (Cited 710 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper, Inside Cover)
• Yuze Lin, Haijun Fan, Yongfang Li and Xiaowei Zhan, Thiazole-based organic semiconductors for organic electronics, Adv. Mater., 2012, 24, 3087-3106. (Cited 110 times, ESI Highly Cited Paper, Front Cover)
• Xingang Zhao and Xiaowei Zhan, Electron transporting semiconducting polymers in organic electronics, Chem. Soc. Rev., 2011, 40, 3728–3743. (Cited 200 times, ESI Highly Cited Paper, Inside Cover)
• Huixia Shang, Haijun Fan, Yao Liu, Wenping Hu, Yongfang Li and Xiaowei Zhan, A solution processable star-shaped molecule for high performance organic solar cells, Adv. Mater., 2011, 23, 1554–1557. (Cited 270 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper)
• Xiaowei Zhan, Antonio Facchetti, Stephen Barlow, Tobin J. Marks, Mark A. Ratner, Michael R. Wasielewski and Seth R. Marder, Rylene and related diimides for organic electronics, Adv. Mater., 2011, 23, 268-284. (Cited 620 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper, 2011年中国百篇最具影响国际学术论文)
• John E. Anthony, Antonio Facchetti, Martin Heeney, Seth R. Marder and Xiaowei Zhan, n-Type organic semiconductors in organic electronics, Adv. Mater., 2010, 22, 3876-3892. (Cited 550 times, ESI Hot Paper, ESI Highly Cited Paper)
• Xiaowei Zhan, Zhan’ao Tan, Benoit Domercq, Zesheng An, Xuan Zhang, Stephen Barlow, Yongfang Li, Daoben Zhu, Bernard Kippelen and Seth R. Marder, A high-mobility electron-transport polymer with broad absorption and its use in field-effect transistors and all-polymer solar cells, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 7246-7247. (Cited 640 times, ESI Highly Cited Paper, Highlight by ACS Noteworthy Chemistry)
• Xiaowei Zhan, Chad Risko, Fabrice Amy, Calvin Chan, Wei Zhao, Stephen Barlow, Antoine Kahn, Jean-Luc Brédas and Seth R. Marder, Electron affinities of 1,1-diaryl- 2,3,4,5-tetraphenylsiloles: direct measurements and comparison with experimental and theoretical estimates, J. Am. Chem. Soc., 2005, 127, 9021-9029. (Cited 120 times)
  

联系方式：Tel: 010-62766835; email: xwzhan@pku.edu.cn

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2017年，北京大学工学院占肖卫课题组在稠环电子受体光伏材料研究中取得系列重要进展，在化学和材料领域著名期刊《美国化学会志》和《先进材料》发表了4篇论文。


有机光伏材料可分为电子给体和电子受体。过去的几年里，有机太阳能电池电子给体材料已取得重大突破，无论是高分子还是小分子电子给体与富勒烯类电子受体共混制备的单结电池效率均超过11%。长期以来，富勒烯衍生物是最广泛使用的电子受体。由于富勒烯受体存在可见区吸收弱、能级调控难、易聚集导致器件稳定性差等缺点，发展高性能的非富勒烯受体是有机太阳能电池领域的挑战性难题。

2015年，占肖卫课题组提出了稠环电子受体新概念，创造了氰基茚酮类芳杂稠环电子受体新体系，设计合成了多种高性能非富勒烯电子受体。与富勒烯受体相比，这些稠环电子受体展示独特优势。2015年，稠环电子受体创造了非富勒烯有机太阳能电池的最高效率（6-7%）(Energy Environ. Sci. 2015, 8, 610-616，被引用140次，ESI热点论文，ESI高被引论文；Adv. Mater. 2015, 27, 1170-1174，被引用240次，ESI热点论文，ESI高被引论文)。2016年，基于稠环电子受体的有机太阳能电池的效率提高到8-10%（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973-2976，被引用100次，ESI热点论文，ESI高被引论文；J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4955-4961，被引用120次，ESI热点论文，ESI高被引论文）。

2017年，他们创新性地提出了能量驱动器的概念，在基于聚合物给体/稠环电子受体的活性层中加入微量的能量驱动器，使给受体之间的电荷转移驱动力大大增加，太阳能电池的效率由8%提高到10%（Adv. Mater. 2017, 29, 1605126，博士生程沛是第一作者）。他们提出了聚合物给体材料与非富勒烯受体材料的匹配性原则，通过筛选合适的给体材料，使基于稠环电子受体的有机太阳能电池的效率超过11%（Adv. Mater. 2017, 29, 1604155，林禹泽博士是第一作者）。他们设计合成了国际上首个九并稠环电子受体材料，进一步把有机太阳能电池的效率提高到11.5%（J. Am. Chem. Soc. 2017，139 , 1336–1343，博士生代水星是第一作者）。他们还设计合成了基于氟代氰基茚酮的稠环电子受体材料，实现了单结双组分有机太阳能电池的世界最高效率12.1%（Adv. Mater. 2017, 29, 1700144，博士生赵富稳是第一作者）。

占肖卫课题组的原创性工作引起了国内外同行的广泛关注和跟进。国内外数十个课题组使用占肖卫课题组的稠环电子受体。国内外数家公司已开始商业销售占肖卫组发明的稠环电子受体。ITIC等稠环电子受体已成为有机光伏领域的明星分子，氰基茚酮类芳杂稠环电子受体是国际上最好的非富勒烯受体体系。有机光伏领域权威科学家李永舫院士在《中国科学：化学》（2016, 46, 623-624）上以“高性能有机稠环电子受体光伏材料”为题，对占肖卫课题组的工作作了亮点介绍：“国内外多个课题组使用多种中间带隙共轭聚合物给体与这些新型受体匹配制备了高效率聚合物太阳能电池，其中单结电池效率最高可超过11%。这一效率值已达到和超过最好的基于富勒烯受体的器件，充分说明了这些新型受体的广阔应用前景，是具有重要国际影响力的明星受体材料。”“基于非富勒烯受体的有机太阳能电池”在2016年化学与材料科学领域10个热点前沿中排名第一位。中国领跑这个热点前沿，表现了最强的前沿贡献度和前沿引领度。占肖卫课题组在非富勒烯受体领域发表的论文数（60余篇）和论文被引用次数（6000余次）均居本领域首位，10年来一直引领非富勒烯受体领域的发展。

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最近，北京大学工学院占肖卫教授课题组在强近红外吸收的稠环电子受体的分子设计及高效半透明太阳能电池中的应用研究中取得重要进展，在材料领域著名期刊《先进材料》发表了3篇论文。

近几年，半透明太阳能电池在光伏建筑一体化和产能窗户等领域的美好应用前景引起了学术界和工业界的广泛兴趣。顾名思义，半透明太阳能电池在吸收光能转化为电能的同时，能够让部分的可见光透过，从而保证一定的透明度。而在各种光伏技术中，有机太阳能电池被认为最适合制备半透明器件。迄今为止，半透明有机太阳能电池的研究大多数集中在透明顶电极，而活性层的研究比较缺乏。半透明有机太阳能电池的活性层通常是聚合物给体和富勒烯受体。由于富勒烯受体光吸收很弱，基于富勒烯受体的半透明有机太阳能电池效率普遍较低，单结电池效率一般在4-6%，叠层电池效率一般在7-8%。

北大博雅塔照片（a和b分别为相机镜头被半透明太阳能电池遮挡前后）

2017年，占肖卫课题组提出理想的半透明有机太阳能电池活性层应该具有强的近红外吸收和较弱的可见光吸收等特性。这种活性层能够充分利用太阳光谱中近红外部分的辐射来发电，而在可见区保持较高的透明度。基于这个理念，他们设计并合成了一个新的具有强近红外吸收的六并稠环电子受体材料IHIC，其光学带隙为1.38 eV（吸收边898 nm）。IHIC与广泛使用的窄带隙聚合物给体PTB7-Th共混制备半透明有机太阳能电池，器件的效率为9.77%，可见光区平均透过率为36%，且具有优异的光稳定性。工作发表在Adv. Mater. 2017, 29, 1701308（博士研究生王伟和严岑琪是共同第一作者），发表后9个月内被引用50余次，入选ESI热点论文和ESI高被引论文，Wiley网站Materials Views China以“高效率半透明有机太阳能电池”为题进行介绍评述。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201701308

在此基础上，他们设计合成了一种基于八并稠环噻吩为核、氟代氰基茚酮为端基、强近红外吸收的稠环电子受体材料FOIC，其光学带隙为1.32 eV（吸收边942 nm），吸收边比六并稠环电子受体材料IHIC红移44 nm。FOIC与PTB7-Th共混制备半透明有机太阳能电池，可见光区平均透过率为37.4%，效率提高到10.3%，这是半透明有机太阳能电池的世界最高效率（Adv. Mater. 2018, 30, 1705969，博士生李腾飞是第一作者）。Wiley网站Materials Views China以“高性能稠环噻吩电子受体光伏材料”为题进行介绍评述。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201705969

之后，他们设计合成了一系列的强近红外吸收的稠环电子受体材料，系统比较了给电子稠环核的大小对材料吸收光谱、电子结构、薄膜形貌和器件性能的影响，发现拓展稠环核是实现开路电压和短路电流同时提高的有效分子设计策略（Adv. Mater. 2018, 30, 1706571，博士后代水星是第一作者）。

本研究工作得到国家自然科学基金等的资助。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706571

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明星分子ITIC的发明之旅

主讲人：占肖卫

时间：4月27日（周五）15:00

地点：南京工业大学科技创新大楼C501

主讲人介绍：
1986.09-1990.06, 浙江大学化学系本科。1993.09-1998.06，浙江大学高分子系博士（导师：沈之荃院士和杨慕杰教授）。1998.09-2000.11，中科院化学所博士后（导师：朱道本院士和刘云圻院士）。其中1999年赴香港科技大学化学系做访问学者（导师：唐本忠院士）。2000.12-2002.08，中科院化学所副研究员。2002.08-2003.07，美国亚利桑那大学化学系 Research Associate；2003.08-2006.05，美国佐治亚理工大学化学系Research Scientist （导师Seth Marder教授）。2006.06-2012.08，中科院化学所有机固体重点实验室研究员/博士生导师。2012.09-现在，北京大学工学院材料系教授/博士生导师。现任北京大学工学院材料系副系主任和高分子化学与物理教育部重点实验室副主任。


长期从事有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究。在Nature Reviews Materials, Nature Photonics, Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Accounts of Chemical Research, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materials,Energy & Environmental Science等国际期刊上发表SCI论文260篇，其中影响因子10以上的59篇。所发表论文被引用19 000余次。单篇引用超过600次的论文6篇，47篇论文入选ESI高被引论文，22篇论文入选ESI热点论文，4篇论文入选中国百篇最具影响国际学术论文。


2002年获中国化学会青年化学奖，2006年入选中科院“百人计划”（终期评估获得优秀），2010年获国家杰出青年科学基金，2014年获得中科院优秀导师奖，2015年获得中科院优秀研究生指导教师奖。2014年当选英国皇家化学会会士。任Journal of Materials Chemistry C副主编和Solar RRL、化学学报、物理化学学报编委。入选爱思唯尔中国高被引学者（2014-2017年）、英国皇家化学会top1%高被引中国作者（2015-2016年）和科睿唯安全球高被引科学家（2017年）。

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题目：明星分子ITIC的探索之旅
报告人：占肖卫，北京大学教授，国家杰出青年基金获得者，Journal of Materials Chemistry C副主编，科睿唯安全球高被引科学家
时间: 2018年7月6号下午3点
位置: 上海交通大学化学楼B楼410会议室
邀请人：周永丰 教授


简介：
    由于富勒烯受体存在可见区吸收弱、能级调控难、易聚集导致器件稳定性差等缺点，非富勒烯受体越来越受到人们的关注。2015年，我们提出了稠环电子受体新概念，创造了高性能稠环电子受体新材料体系，发明了明星分子ITIC。我们的原创性工作引起了国内外同行的广泛关注和跟进，国内外上百个研究组使用ITIC类稠环电子受体。近3年来，因稠环电子受体的诞生，非富勒烯有机太阳能电池的效率由不到7%迅速飙升到15%，大大超越富勒烯体系。从此，有机太阳能电池进入非富勒烯时代，迈向新纪元。

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中国科学技术信息研究所于2018年11月1日发布的2017年度中国科技论文统计结果显示，北京大学共有8篇论文入选2017年度“中国百篇最具影响国际学术论文”，其中3篇都来自工学院占肖卫课题组。

2015年至2016年，占肖卫课题组共有3篇论文入选。前后6篇研究型论文均为该课题组在稠环电子受体研究中取得的重要进展，均入选ESI热点论文和ESI高被引论文。

明星分子ITIC的结构

占肖卫课题组在非富勒烯受体太阳能电池领域做出了开创性和引领性贡献。特别是2015年以来，他们提出稠环电子受体新概念，创造了高性能稠环电子受体新材料体系，发明了明星分子ITIC。他们的原创性工作引起国内外同行的广泛关注和跟进，国内外130个研究组使用ITIC类稠环电子受体。近三年来，因稠环电子受体的诞生，非富勒烯有机太阳能电池的效率由不到7%迅速飙升到17%，大大超越富勒烯体系。从此，有机太阳能电池迈向新纪元，进入非富勒烯时代。

论文列表：

(1) Fused Nonacyclic Electron Acceptors for Efficient Polymer Solar Cells, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1336–1343. Web of Science引用270次，Google Scholar引用315次。

(2) Single-Junction Binary-Blend Nonfullerene Polymer Solar Cells with 12.1% Efficiency, Adv. Mater., 2017, 29, 1700144. Web of Science引用264次，Google Scholar引用361次。

(3) Mapping Polymer Donors towards High-Efficiency Fullerene Free Organic Solar Cells, Adv. Mater., 2017, 29, 1604155. Web of Science引用170次，Google Scholar引用221次。

(4) High-Performance Electron Acceptor with Thienyl Side Chains for Organic Photovoltaics, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 4955−4961. Web of Science引用411次，Google Scholar引用493次。

(5) A Facile Planar Fused-Ring Electron Acceptor for As-Cast Polymer Solar Cells with 8.71% Efficiency, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2973−2976. Web of Science引用347次，Google Scholar引用399次。

(6) An Electron Acceptor Challenging Fullerenes for Efficient Polymer Solar Cells, Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174. Web of Science引用750次，Google Scholar引用906次。

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北京大学工学院占肖卫教授加入英国皇家化学会出版的材料领域领军期刊 Materials Horizons，成为该刊顾问委员会的新任成员 (Advisory board member)。


占肖卫教授简介
1986.09 - 1990.06, 浙江大学化学系本科。1993.09 - 1998.06，浙江大学高分子系博士（导师：沈之荃院士和杨慕杰教授）。1998.09 - 2000.11，中科院化学所博士后（导师：朱道本院士和刘云圻院士）。其中 1999 年赴香港科技大学化学系做访问学者（导师：唐本忠院士）。2000.12 - 2002.08，中科院化学所副研究员。2002.08 - 2003.07，美国亚利桑那大学化学系 Research Associate；2003.08 - 2006.05，美国佐治亚理工大学化学系 Research Scientist （导师 Seth Marder 教授）。2006.06 - 2012.08，中科院化学所有机固体重点实验室研究员/博士生导师。2012.09 - 现在，北京大学工学院材料系教授／博士生导师。


长期从事有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究。2002 年获中国化学会青年化学奖，2006 年入选中科院“百人计划”（终期评估获得优秀），2010年获国家杰出青年科学基金，2014 年获得中科院优秀导师奖，2015 年获得中科院优秀研究生指导教师奖。2014 年当选英国皇家化学会会士。任 Journal of Materials Chemistry C 副主编和 Solar RRL、《化学学报》、《物理化学学报》编委。入选爱思唯尔中国高被引学者、英国皇家化学会 top 1% 高被引中国作者和科睿唯安全球高被引科学家。


关于 Materials Horizons
材料科学与化学、物理学、生物学和工程学交叉领域的突破性研究。IF: 13.183 *

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北京大学占肖卫团队设计并合成了基于单向延伸的稠合8环非富勒烯受体AOIC和双向延伸的稠合11环电子受体IUIC2，并与它们的本体稠合5环电子受体F5IC进行了比较。它们具有相同的电子接受基团和烷基苯基侧链，同时具有不同的稠环电子给体单元。核心扩展从5扩展到11会提高能量水平，使吸收光谱红移，并减小带隙。

相对于F5IC和双向IUIC2，单向扩展AOIC具有最高的移动性（2.1×10-3 cm2 V-1 s-1）。与供体PTB7-Th混合后，基于AOIC的有机光伏电池的效率为13.7％，远高于基于F5IC的电池（5.61％）和基于IUIC2的电池（4.48％）。
EnhancingPerformance of Fused-Ring Electron Acceptor by Unidirectional Extension，Am. Chem. Soc. 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b08988
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b08988

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北京大学工学院占肖卫课题组在非富勒烯受体有机太阳能电池研究中取得新进展，通过侧链和端基同时氟化策略设计并合成了具有三维堆积和激子/电荷传输的稠环电子受体光伏材料，相关工作发表在《先进材料》上（Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.202000645）。
       2015年，占肖卫课题组提出了稠环电子受体的概念，发明了明星分子ITIC（Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174，Google Scholar引用1590次，入选2015年度“中国百篇最具影响国际学术论文”）。2017年，他们率先把氟代氰基茚酮端基引入到稠环电子受体中（J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1336–1343，Google Scholar引用547次；Adv. Mater., 2017, 29, 1700144，Google Scholar引用549次；均入选2017年度“中国百篇最具影响国际学术论文”），目前性能最好的非富勒烯受体均采用氟代氰基茚酮端基。最近，他们进一步提出侧链和端基同时氟化的稠环电子受体分子设计策略，在分子骨架水平和垂直方向上同时引入氟原子，通过氟原子诱导的多维弱相互作用，构筑紧密的三维分子堆积网络，以实现高效的三维激子和电荷传输。基于侧链和端基同时氟化的稠环电子受体FINIC的光伏性能远高于无氟代的稠环电子受体INIC。
       占肖卫课题组博士后代水星是该篇论文的第一作者，占肖卫是通讯作者。合作者包括华南理工大学解增旗课题组、西安交通大学马伟课题组、中科院化学所易院平课题组和江浪课题组及新西兰惠灵顿维多利亚大学Justin M. Hodgkiss课题组。
该工作得到国家自然科学基金委员会和北京大学加强基础研究专项等的资助。

       侧链和端基同时氟化的稠环电子受体分子设计示意图

       文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202000645

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太阳能电池是一种利用光伏效应将安全、绿色、可再生的太阳能转换为电能的器件。有机太阳能电池具有成本低、质量轻、环境友好、可实现半透明、可采用卷对卷印刷制备大面积柔性器件等突出优点，在分布式光伏和“光伏+”应用方面前景广阔，可助力实现国家“双碳”战略目标。有机太阳能电池的活性层一般由电子给体和电子受体材料组成。富勒烯是一类重要的碳基半导体材料，曾于1996年获得诺贝尔化学奖，其重要应用之一是用作有机太阳能电池的电子受体，2015年以前一直占据主导地位。然而，其分子结构决定其存在一些难以克服的缺点，如合成和纯化难、可见光吸收弱、能量损失大、形貌稳定性差，其器件效率已触碰天花板，严重制约了有机太阳能电池的可持续发展和产业化进程，整个领域因电子受体材料这块短板遭遇发展瓶颈。因此，发展高性能的新型受体材料是该领域的关键科学问题和挑战性难题。
        北京大学材料科学与工程学院占肖卫课题组长期致力于有机太阳能电池非富勒烯受体材料的研究。占肖卫团队是国际上最早从事非富勒烯受体研究的课题组之一。2006年，他们率先在国内开展了非富勒烯受体的研究，报道了世界上第一个基于芳香稠环酰亚胺的高分子受体（J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 7246，被引1150余次，来自Google Scholar）。经过近十年坚持不懈的探索，他们于2015年创制了“明星分子”ITIC（Adv. Mater., 2015, 27, 1170，被引2790余次），并原创性地提出了稠环电子受体（Fused-Ring Electron Acceptor，缩写FREA，又称稠环受体Fused-Ring Acceptor，缩写FRA）的概念。稠环电子受体使有机太阳能电池的效率实现了飞跃，现已超过20%，远优于富勒烯体系（12%）。稠环电子受体解决了富勒烯等经典受体不能解决的核心科学问题，突破了领域瓶颈，颠覆了传统的富勒烯体系，开启了领域的“非富勒烯时代”。稠环电子受体吸引了来自20余个国家的350余个研究组的广泛关注和竞相跟进，现已被广泛应用于可再生能源（如有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池和光解水制氢）、信息技术（如场效应晶体管、光电探测器、发光二极管和非线性光学）和生命健康（如光热诊疗和光动力诊疗）等诸多领域。国内外同行用里程碑、划时代、变革性、开创性、先驱性、重要突破、明星分子等高度评价稠环电子受体。
         最近，占肖卫团队在《自然综述化学》发表了题为“The principles, design and applicationsof fused-ring electron acceptors”的邀请综述（Nat. Rev. Chem., 2022, DOI: 10.1038/s41570-022-00409-2），系统总结了稠环电子受体的基本科学原理、分子设计策略和功能应用，并指出了领域目前面临的挑战和未来的发展方向。这篇综述是《自然综述化学》上发表的第一篇有机太阳能电池的论文。迄今为止，《自然》子刊一共发表了5篇以非富勒烯受体为主题的综述，其中占肖卫为独立通讯作者的论文2篇（Nat. Rev. Mater., 2018, 3, 18003，被引1830余次；Nat. Rev. Chem., 2022, DOI: 10.1038/s41570-022-00409-2），为共同通讯作者的论文1篇（Nat. Photon., 2018, 12, 131-142，被引1270余次）。

稠环电子受体的应用示意图

        占肖卫课题组王嘉宇博士是这篇论文的第一作者，占肖卫是通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委等的资助。

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北京大学材料科学与工程学院占肖卫课题组提出一种简单的策略，利用强荧光含硼有机半导体BBS作为固体添加剂，同时增强PM6:Y6基有机太阳能电池中的激子扩散和电荷输运，提高了器件的能量转换效率，相关工作发表在《先进材料》上（Adv. Mater., https://doi.org/10.1002/adma.202205926）。
       有机太阳能电池作为一种非常有前景的环境友好型发电器件，具有柔性、质量轻和半透明等优点。近年来，以ITIC和Y6为代表的稠环电子受体促进了该领域的变革性发展。为了在有机太阳能电池中实现高效率，光活性层应吸收足够的光子以产生激子，而且这些激子必须快速扩散到给体和受体的界面，并有效地解离成自由载流子。所以，高效的激子扩散和电荷输运对提高有机太阳能电池的能量转换效率起着至关重要的作用。基于Förster能量转移理论，激子扩散长度和光致发光量子产率呈正相关关系，因此，可以通过提高光致发光量子产率来增加激子扩散长度。稠环电子受体表现出优异的激子扩散行为，其激子扩散系数比富勒烯受体高两个数量级。然而，聚合物给体的激子扩散长度通常低于稠环电子受体。因此，增加聚合物给体的激子扩散长度有助于进一步提高器件效率。
       作者利用强荧光含硼有机半导体BBS作为固体添加剂，同时增强了PM6:Y6基有机太阳能电池中的激子扩散和电荷输运。BBS使荧光位点从更多的H型聚集转变为更多的J型聚集，有利于聚合物给体PM6激子扩散的共振能量转移和PM6向Y6的能量转移。瞬态光栅超快光致发光光谱测量结果表明，BBS的加入提高了PM6:Y6:BBS薄膜中PM6的激子扩散系数和PM6激子的解离。瞬态吸收光谱测量证实了PM6:Y6:BBS中电荷产生更快。此外，BBS有助于改善Y6结晶性，电流传感原子力显微镜表征表明了PM6:Y6:BBS中载流子扩散长度的增加。基于PM6:Y6:BBS的器件由于激子扩散、激子解离、电荷产生和电荷输运的增强，以及电荷复合和能量损失的减少，开路电压、短路电流密度和填充因子同时获得提高，能量转换效率达17.6%，高于未使用BBS的对比器件（16.2%）。这项工作有助于进一步理解非富勒烯有机太阳能电池中的激子和电荷行为，为研制高性能有机太阳能电池提供了新思路。

太阳能电池J-V特性曲线和BBS结构式

       占肖卫课题组博士生陆恒是论文的第一作者，占肖卫是通讯作者。合作者还包括中国科学院物理所孟庆波课题组、东华大学唐正课题组、西安交通大学马伟课题组、北京理工大学宋寅课题组、新西兰惠灵顿维多利亚大学Justin M. Hodgkiss课题组和美国雪城大学Quinn Qiao课题组。
       该工作得到国家自然科学基金委员会等的资助。
       论文信息：
       https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205926?af="R
       Simultaneously Enhancing Exciton/Charge Transport in Organic Solar Cells by Organoboron Additive
       Heng Lu, Kai Chen, Raja SekharBobba, Jiangjian Shi, Mengyang Li, Yilin Wang, JingweiXue, PeiyaoXue, Xiaojian Zheng, Karen E. Thorn, Isabella Wagner, Chao-Yang Lin, Yin Song, Wei Ma, Zheng Tang, QingboMeng, Quinn Qiao, Justin M. Hodgkiss, Xiaowei Zhan*