全小分子有机太阳能电池（All-Small-Molecule Organic Solar Cells，ASM-OSCs）是以有机小分子为给体材料、稠环电子受体为受体材料的一类新型有机太阳能电池，这类电池可以充分结合小分子给体和稠环电子受体各自的优势，具有很大的研究价值和应用潜能。但是，这类电池目前研究较少、性能偏低，主要是由于性能优越的小分子给体材料的设计和活性层形貌的精准调控具有很大的挑战。最近，兰州大学张浩力教授与北京大学占肖卫教授合作，围绕高效全小分子有机太阳能电池，针对这两个主要的科学问题与挑战，取得了一系列新的进展。
图1. 小分子给体材料与受体材料的结构式
稍早一些时间，研究人员设计了两个具有中等光学带隙小分子给体BDTTT-DPP 与BDTTVT-DPP，能与窄光学带隙的稠环电子受体匹配，与明星稠环电子受体IDIC共混制备的ASM-OSCs的效率达到了5%。相关工作发表后（J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 5843），被选为Front Cover和2018 HOT Papers。随后，研究者通过延长共轭主链调控分子能级与堆积，设计了两个新的小分子给体DRBDT-TVT和DRBDT-STVT，制备的ASM-OSCs的效率超过了6.5% （ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 9587）。基于上述探索，研究人员进一步提出了双吸电子单元（Dual-Accepting-Unit）的设计策略，设计合成了一个具有A1-A2-D-A2-A1型结构、中等光学带隙、深HOMO能级小分子给体SBDT-BDD。基于SBDT-BDD:IDIC的二元电池可以得到了9.2%的效率，基于SBDT-BDD:IDIC:PC71BM的三元电池可以得到10.9%的效率，这是目前该类电池的最高效率之一。研究发现PC71BM作为第三组分加入可以有效地调控活性层形貌，协同改善器件的短路电流与填充因子。相关工作发表在Chem. Mater. 上，被选为ACS Editors' Choice Article。研究者发展的具有双吸电子单元的给体分子设计策略，对获得性能优越的全小分子电池具有重要的指导意义，并为全小分子电池活性层形貌的精准调控提供了有效的思路。
上述论文的第一作者均为兰州大学霍勇博士，其他的合作者有南开大学陈永胜教授、香港科技大学路新慧副教授和西安交通大学鲁广昊教授，并得到了国家重点研发计划及国家自然科学基金的资助。
该论文作者为：Yong Huo, Xiao-Ting Gong, Tsz-Ki Lau, Tong Xiao, Cenqi Yan, Xinhui Lu, Guanghao Lu, Xiaowei Zhan, Hao-Li Zhang
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Dual-Accepting-Unit Design of Donor Material for All-Small-Molecule Organic Solar Cells with Efficiency Approaching 11%
Chem. Mater., 2018, 30, 8661–8668, DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03980
张浩力教授简介
张浩力，1994年于兰州大学化学系有机化学专业获得学士学位，1999年经兰州大学化学系与北京大学化学与分子工程学院联合培养获得理学博士学位，1999年和2002年先后在英国利兹大学与牛津大学从事博士后研究，2004年6月被兰州大学聘为教授，现任兰州大学研究生院综合管理处处长。
张浩力教授主要从事新型有机半导体材料和有机固态发光材料的设计与合成工作。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.和Adv. Funct.Mater.等学术杂志上发表SCI论文200余篇，论文引用超过4000次，H因子37。先后有2篇论文入选“中国百篇最具影响国际学术论文”，多篇论文被国际学术刊物与网站作为研究亮点报道。
张浩力曾荣获亚洲化学会“Asian Rising Stars”、“甘肃省自然科学一等奖”、“中国侨界（创新人才）贡献奖”等奖项。2015年获自然科学基金委杰出青年基金资助，2016年入选科技部科技创新人才推进计划，2018年入选“万人计划”科技创新领军人才。现为英国皇家化学会会士（FRSC）、中国化学会纳米化学专业委员会副秘书长、甘肃省化学会青年化学工作委员会副主任委员、西北五省电镜学会理事，Chem. Soc. Rev.、《中国化学快报》、《物理化学》编委，美国阿拉巴马大学兼职教授，享受国务院政府特殊津贴。
张浩力
https://www.x-mol.com/university/faculty/11191
占肖卫
https://www.x-mol.com/university/faculty/18967
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