北京大学工学院占肖卫教授课题组在非富勒烯受体光伏材料研究中取得新进展，揭示了稠环电子受体分子设计中起始原料的微小差异引发的“蝴蝶效应”，提出了“自下而上”的分子构建策略，相关工作发表在《美国化学会志》上（J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/jacs.0c09800）。
2006年以来，占肖卫教授课题组一直致力于非富勒烯受体材料的研究，创建了以明星分子ITIC为代表的稠环电子受体这一新颖受体体系（Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174, Google Scholar引用1880次）。稠环电子受体的分子设计通常采用“自上而下”的策略，即强调最终目标产物的分子结构而忽略起始原料与合成过程的影响。然而，起始原料的细微变化往往会对设计的分子结构、材料的本征性质以及器件的光伏性能产生巨大的连锁影响。
图为起始原料与稠环电子受体的分子结构及器件性能
最近，他们揭示了起始原料的细微差异引发的“蝴蝶效应”，提出了稠环电子受体 “自下而上”的分子设计策略。他们以萘环和不同位点的二甲氧基取代的萘环作为起始原料，设计合成了八并稠环电子受体NOIC系列分子。这类分子具有相同的侧链和端基以及相似的稠核，却表现出显著不同的单晶结构、吸收光谱、能级结构和电子迁移率。由于迥异的本征性质、共混膜形貌和器件电压损失，基于NOIC系列受体材料的两组分有机太阳能电池的能量转换效率差异巨大（7.15%-14.1%）。其中，NOIC2的光伏性能最优，器件的能量转换效率达到14.1%。
占肖卫教授课题组博士研究生李腾飞是该篇论文的第一作者，占肖卫教授是通讯作者。合作者包括华南理工大学解增旗课题组、东华大学唐正课题组、苏州大学张茂杰课题组、美国麻省大学Thomas P. Russell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。
文章链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c09800
来源：北京大学工学院
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