近期，湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院沈平教授課題組基于新型小分子受體材料的高效三元聚合物太陽能電池板的研究成果，發(fā)表在《材料化學(xué)C》（一區(qū)TOP期刊，影響因子7.059），題目為“小分子/富勒烯受體合金：一種提高三元聚合物太陽能電池效率和熱穩(wěn)定性的有效策略”（Small-molecule/fullerene acceptor alloy: a powerful tool to enhance device efficiency and thermal stability of ternary polymer solar cells）。

　　圖1 // 小分子受體IDT-OT的分子結(jié)構(gòu)式和三元器件結(jié)構(gòu)及工作機理示意圖

　　該論文通過引入新型小分子受體材料IDT-OT構(gòu)筑了高效三元聚合物太陽能電池，研究表明，小分子受體和富勒烯類受體間形成的合金是該三元體系的光伏性能和熱穩(wěn)定性提高的根本原因。研究證實，該受體合金之間同時存在能量轉(zhuǎn)移和電荷轉(zhuǎn)移，其工作機理目前文獻(xiàn)罕見報道。論文第一作者碩士研究生尹攀，通訊作者是沈平教授。

　　由于能量轉(zhuǎn)換效率的迅速提高，基于非富勒烯小分子受體材料的聚合物太陽能電池,成為當(dāng)前新材料和新能源領(lǐng)域的研究熱點和焦點。近兩年，化學(xué)學(xué)院沈平教授課題組在新型小分子受體材料的構(gòu)筑,及其在高效二元/三元聚合物太陽能電池器件制備方面,連續(xù)取得高水平的研究成果，先后在英國皇家化學(xué)學(xué)會的《材料化學(xué)A/C》（Journal of Materials Chemistry A/C）和美國化學(xué)會的《應(yīng)用材料與界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）等材料類頂級期刊發(fā)表研究成果。

早在2018年10月，該課題組就在基于小分子受體材料的高效三元聚合物太陽能電池方面的取得了很好的研究成果，在《材料化學(xué)A》（一區(qū)TOP期刊，影響因子11.301）上發(fā)表了題為“引入新型七環(huán)非富勒烯受體構(gòu)筑高效厚膜和大面積的三元聚合物太陽能電池”（Achieving efficient thick active layer and large area ternary polymer solar cells by incorporating a new fused heptacyclic non-fullerene acceptor）的研究論文，驗證了三元體系在有機太陽能電池的大規(guī)模生產(chǎn)制備方面具有很大的應(yīng)用潛力。

　　圖2 // 構(gòu)建三元器件的材料分子結(jié)構(gòu)式、器件結(jié)構(gòu)及其光伏性能

　　去年12月，沈平教授課題組在美國化學(xué)會《應(yīng)用材料與界面》（一區(qū)TOP期刊，影響因子8.758）上發(fā)表了題為“基于二茚并吡嗪單元的中等帶隙的A-π-D-π-A型小分子受體材料用于構(gòu)筑非鹵代溶劑加工的高效聚合物太陽能電池”（Nonhalogenated-Solvent-Processed Efficient Polymer Solar Cells Enabled by Medium-Bandgap A-π-D-π-A Small-Molecule Acceptors Based on 6,12-Dihydro-diindolo[1,2-b:10,20-e]pyrazine Unit）的研究論文。

　　圖3 // 基于二茚并吡嗪單元的小分子受體的分子結(jié)構(gòu)式和光伏性能

　　去年7月，課題組在《材料化學(xué)C》（一區(qū)TOP期刊，影響因子7.059）上發(fā)表了高水平成果“基于引達(dá)省并二噻吩非富勒烯受體材料的共軛側(cè)鏈優(yōu)化獲得高效的聚合物太陽能電池”（Conjugated side-chain optimization of indacenodithiophene-based nonfullerene acceptors for efficient polymer solar cells），該研究成果為新型小分子受體材料光電性質(zhì)的調(diào)控提供了一種新的設(shè)計思路，具有明顯的理論研究價值和實際開發(fā)意義。

　　圖4 // 含共軛側(cè)鏈的引達(dá)省并二噻吩類小分子受體的分子結(jié)構(gòu)式和光伏性能

上述發(fā)表的4篇論文均以我校化學(xué)學(xué)院為第一通訊單位，由沈平教授為第一通訊作者。沈平教授課題組一直開展高效有機/聚合物太陽能電池材料的開發(fā)和器件制備方面的研究工作。其課題組日常規(guī)模在6-9名碩士研究生，每年培養(yǎng)畢業(yè)2-3名碩士生。近年來，該課題組與中科院北京化學(xué)研究所李永舫院士、蘇州大學(xué)崔超華副教授、北京化工大學(xué)張志國教授及我?；瘜W(xué)學(xué)院譚松庭教授、翁超博士等開展了深入交流與合作， 現(xiàn)已發(fā)表研究論文40多篇（第一通訊作者），主持完成國家自然科學(xué)基金項目2項、湖南省教育廳項目3項和湖南省自然科學(xué)基金項目2項，參與獲得湖南省自然科學(xué)二等獎2項。

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