有機(jī)光伏(OPV)電池是一項(xiàng)具有重大應(yīng)用前景的綠色能源技術(shù)。近年來(lái)，得益于新材料的發(fā)展，OPV電池的光伏效率取得了大幅提升，表現(xiàn)出巨大的實(shí)際應(yīng)用潛力。面向OPV技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，提升材料光伏性能的同時(shí)，必須注重對(duì)合成成本的控制。在材料設(shè)計(jì)中，引入鹵原子是常見(jiàn)且有效改善光譜、能級(jí)以及聚集形貌等基本特性的分子設(shè)計(jì)方法。目前，眾多高效率給、受體材料的制備過(guò)程大多包含步驟冗長(zhǎng)、產(chǎn)率較低且成本高昂的氟化過(guò)程，嚴(yán)重制約了有機(jī)光伏材料的大批量制備研發(fā)進(jìn)程。

　　在北京分子科學(xué)國(guó)家研究中心、國(guó)家自然科學(xué)基金委和科技部的支持下，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所高分子物理與化學(xué)實(shí)驗(yàn)室侯劍輝課題組采取氯化方法設(shè)計(jì)高性能有機(jī)光伏材料，取得了系列進(jìn)展。聚合物給體方面，該課題組與北京科技大學(xué)副教授張少青合作，將苯并二噻吩(BDT)類聚合物PBDB-TF中的氟原子替換為氯原子，不僅大幅縮短了合成步驟，而且材料在電池器件中也表現(xiàn)出更高的光伏效率(Adv. Mater. 2018, 30, e1800868);非富勒烯受體方面，該課題組通過(guò)引入二氯氰基茚二酮作為端基，顯著地增強(qiáng)了分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)，拓寬了材料的吸收范圍，相應(yīng)材料在各類型電池中都獲得了優(yōu)異的性能(Adv. Mater. 2017, 29, 1703080; Sci. China Chem. 2018, 61, 1328-1337; Adv. Mater. 2018, 30, 1800613; Nat. Commun. 2019, 10, 2515)。近期，該課題組系統(tǒng)總結(jié)了有機(jī)光伏材料的氯取代修飾方法，深入探討了相關(guān)的分子設(shè)計(jì)及光伏特征，相關(guān)內(nèi)容發(fā)表在Acc. Chem. Res. 2020, 53, 4, 822-832，論文第一作者為副研究員姚惠峰，通訊作者是研究員侯劍輝。

　　在最近的工作中，該課題組通過(guò)細(xì)致地優(yōu)化近期出現(xiàn)的明星受體分子Y6，通過(guò)氯化的方式制備了新的受體BTP-eC9;該方法提升了分子排列有序性，促進(jìn)了電荷傳輸，在單節(jié)電池中獲得了最高17.8%的光伏效率，并得到了國(guó)家計(jì)量研究院的認(rèn)證(17.3%)，證明了氯取代修飾方法在高性能有機(jī)光伏材料設(shè)計(jì)中的重要作用。國(guó)家納米科學(xué)中心魏志祥課題組和瑞典林雪平大學(xué)高峰課題組提供了材料形貌表征及器件物理相關(guān)的支持。相關(guān)研究工作發(fā)表在近期的Advanced Materials上，通訊作者是姚惠峰，第一作者是崔勇。

　　圖：受體材料優(yōu)化及其器件性能

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