李水兴研究员、陈红征教授， Small观点：提升激子离域能力可实现高性能有机太阳电池

提升激子离域能力实现高性能有机太阳电池

近日，来自浙江大学的陈红征教授团队在国际知名期刊Small上发表题为“Loosely Bounded Exciton with Enhanced Delocalization Capability Boosting Efficiency of Organic Solar Cells”的观点文章。该观点文章探究了降低激子结合能和增强激子离域能力在提高OSC性能中的关键作用。

本文选择了PC71BM、IT-4F、L8-BO和BTP-H5四种具有代表性的受体分子进行了深入的对比研究，以探究在OSC的发展过程中实现巨大效率提升的关键材料特性。研究发现，按照PC71BM、IT-4F、L8-BO和BTP-H5的顺序，激子结合能从0.21eV下降到0.15eV，电子-空穴对距离从2.14nm增加到4.11nm。这些变化趋势与它们的激子结合松散程度及离域能力相对应，而这种激子离域能力在提高效率方面发挥了重要作用。基于PC71BM的OSC的能量转换效率（PCE）仅占S-Q极限的40%，而基于非对称受体BTP-H5的OSC的PCE可提升至19.07%，达到S-Q极限的60%，是二元OSC中的最高值之一。本文为未来调控材料特性的分子设计提供了指导。

Loosely bounded exciton with enhanced delocalization capability boosting efficiency of organic solar cells

https://doi.org/10.1002/smll.202403570

李水兴研究员简介：2012年本科毕业于天津大学，2017年博士毕业于浙江大学高分子科学与工程学系，随后留校在浙江大学陈红征教授课题组从事博士后研究工作。2023年加入浙江大学杭州国际科创中心，现为信息与功能材料研究院的“科创百人”研究员，长期从事有机光伏材料的开发与功能应用。以一作/通讯身份在Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Adv. Mater., Joule, Energy Environ. Sci.等学术期刊上发表多篇研究论文。至今已发表论文60余篇，被引6000余次，H因子37。

陈红征教授简介：浙江大学高分子系教授。1988年浙江大学本科毕业，1994年浙江大学博士毕业后留校任教，1999年晋升为教授，2011年受聘为浙江大学求是特聘教授。先后在香港科技大学(1999)、比利时Antewerp大学和欧洲高校微电子中心（IMEC）(1999-2001)、美国Stanford大学(2005和2007)进行访问研究。主要从事有机高分子和有机无机杂化钙钛矿光电功能材料与器件的研究工作，在Nature Nano., Adv. Mater., Chem. Rev., J. Am. Chem. Soc., Nature Commun., Joule, Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Energy Mater. 等本领域著名学术刊物发表论文400多篇。

沈晴，浙江大学高分子系博士生。本科毕业于浙江大学高分子系，现为浙江大学高分子系2022级直博生，导师为陈红征教授。研究方向为有机太阳电池电子受体的设计合成及其光伏应用。