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加快打造原始創(chuàng)新策源地,，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻(xiàn),。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿,、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求,、面向人民生命健康,，率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地,，率先建成國家高水平科技智庫,，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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有機太陽電池A-DA'D-A型小分子受體的“構(gòu)型-性能”關(guān)系研究獲進展

2025-04-21 化學(xué)研究所

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分子構(gòu)型在決定有機半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,。但是,，對于應(yīng)用于有機太陽能電池的A-DA'D-A型小分子受體（SMA），其構(gòu)效關(guān)系的系統(tǒng)研究仍較為匱乏,。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫課題組聯(lián)合上海交通大學(xué)劉烽課題組,，以二氯苯作為A'吸電子單元，突破了傳統(tǒng)A'單元因稠合結(jié)構(gòu)帶來的構(gòu)型限制,，設(shè)計并合成了四種幾何構(gòu)型（C形,、?形、M形和S形）的苯并二吡咯型小分子受體即C-Cl46-Cl,、?-Cl46-Cl,、M-Cl46-Cl、S-Cl46-Cl,，并剖析了分子構(gòu)型對其光伏性能的影響,。

研究發(fā)現(xiàn)，分子構(gòu)型從三方面影響分子的物理化學(xué)性質(zhì)和光伏性能：一是本征理化性質(zhì),，包括能級分布,、吸收光譜、重組能,；二是分子堆積模式,，影響激子擴散與電荷傳輸過程；三是給體-受體相互作用及相容性,，決定活性層薄膜的形貌,。研究顯示，C形構(gòu)型的SMA材料展現(xiàn)出更為理想的能級與吸收范圍,、更緊密有序的分子堆積模式以及更優(yōu)的給體-受體相互作用和相容性,，使得基于D18:C-Cl46-Cl的二元有機太陽能電池器件實現(xiàn)了19.94%的能量轉(zhuǎn)換效率（經(jīng)權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證效率為19.54%），達(dá)到當(dāng)前二元有機太陽能電池的先進水平,。相比之下,，其余構(gòu)型的SMA在性能表現(xiàn)上存在短板,。例如，?形SMA吸收能力受限,，M形SMA具有較大的重組能與松散的堆積模式,，S形SMA則表現(xiàn)出較低的溶解度和過強的聚集性，限制了器件性能提升,。

上述研究揭示了A-DA'D-A型小分子受體的“構(gòu)型-性能”關(guān)系,，為未來高性能有機光伏材料的分子設(shè)計提供了理論指導(dǎo)和參考依據(jù)。

相關(guān)研究成果以Molecular Geometry-Property Relationship of Benzodipyrrole-Based A-DA'D-A Type Acceptors for High-Performance Organic Solar Cells為題,，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上,。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。

論文鏈接

A-DA'D-A型小分子受體的構(gòu)型對光伏性能的影響

分子構(gòu)型在決定有機半導(dǎo)體材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,。但是,，對于應(yīng)用于有機太陽能電池的A-DA'D-A型小分子受體（SMA），其構(gòu)效關(guān)系的系統(tǒng)研究仍較為匱乏,。中國科學(xué)院化學(xué)研究所李永舫課題組聯(lián)合上海交通大學(xué)劉烽課題組，以二氯苯作為A'吸電子單元,，突破了傳統(tǒng)A'單元因稠合結(jié)構(gòu)帶來的構(gòu)型限制,，設(shè)計并合成了四種幾何構(gòu)型（C形、?形,、M形和S形）的苯并二吡咯型小分子受體即C-Cl46-Cl,、?-Cl46-Cl、M-Cl46-Cl,、S-Cl46-Cl,，并剖析了分子構(gòu)型對其光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),，分子構(gòu)型從三方面影響分子的物理化學(xué)性質(zhì)和光伏性能：一是本征理化性質(zhì),，包括能級分布、吸收光譜,、重組能,；二是分子堆積模式，影響激子擴散與電荷傳輸過程,；三是給體-受體相互作用及相容性,，決定活性層薄膜的形貌。研究顯示,，C形構(gòu)型的SMA材料展現(xiàn)出更為理想的能級與吸收范圍,、更緊密有序的分子堆積模式以及更優(yōu)的給體-受體相互作用和相容性，使得基于D18:C-Cl46-Cl的二元有機太陽能電池器件實現(xiàn)了19.94%的能量轉(zhuǎn)換效率（經(jīng)權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證效率為19.54%）,，達(dá)到當(dāng)前二元有機太陽能電池的先進水平,。相比之下,，其余構(gòu)型的SMA在性能表現(xiàn)上存在短板。例如,，?形SMA吸收能力受限,，M形SMA具有較大的重組能與松散的堆積模式，S形SMA則表現(xiàn)出較低的溶解度和過強的聚集性,，限制了器件性能提升,。上述研究揭示了A-DA'D-A型小分子受體的“構(gòu)型-性能”關(guān)系，為未來高性能有機光伏材料的分子設(shè)計提供了理論指導(dǎo)和參考依據(jù),。相關(guān)研究成果以Molecular Geometry-Property Relationship of Benzodipyrrole-Based A-DA'D-A Type Acceptors for High-Performance Organic Solar Cells為題,，發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持,。論文鏈接A-DA'D-A型小分子受體的構(gòu)型對光伏性能的影響

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