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工学院占肖卫课题组在Accounts of Chemical Research及Chemical Reviews发表综述

2017-01-04  2359

随着社会和生产力的不断发展,能源与环境已经成为人类亟待解决的两大问题。太阳能是人类最安全、最绿色、最理想的清洁能源,充分利用太阳能有利于解决这两大问题。利用光伏效应将太阳能转换成电能的太阳能电池是有效利用太阳能的重要途径。与传统硅基太阳能电池相比,新型有机和有机/无机杂化太阳能电池具有低成本、重量轻、便携、柔性和透明等突出优点,具有很好的发展前景。

北京大学工学院占肖卫课题组长期致力于有机太阳能电池材料和器件的研究。最近,他们应邀在《化学研究评述》 (Accounts of Chemical Research)上发表了题为“Oligomer Molecules for Efficient Organic Photovoltaics”的综述,并在文章中提出了“单分散大分子”的概念。单分散大分子是分子量在1000到10000之间的一类分子,既具有小分子结构确定、分子量确定、易提纯、批次重复性好的优点,又具有高分子溶液加工成膜性好的优点。文章系统介绍了该课题组在单分散大分子有机光伏材料方面的研究进展(Acc. Chem. Res., 2016, 49, 175−183),该论文被选为封面,入选ESI热点论文和ESI高被引论文。占肖卫课题组访问学者林禹泽博士是此论文的第一作者。

此外,占肖卫课题组还应邀在《化学综述》(Chemical Reviews)上发表了题为“Triarylamine: Versatile Platform for Organic, Dye-Sensitized, and Perovskite Solar Cells”的综述,系统总结了三芳胺类有机半导体材料在有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池方面的最新研究进展,并针对三芳胺在这三种不同类型的太阳能电池中的具体作用提出了高性能分子的设计思路,最后深入分析了在有机及有机/无机杂化太阳能电池领域的挑战和发展方向(Chem. Rev., 2016, 116, 14675−14725)。占肖卫课题组博士研究生王嘉宇同学是此论文的第一作者。

占肖卫课题组在新型有机光伏材料的设计合成与应用方面取得了一系列进展,并得到了国际同行的广泛认可。2015年,占肖卫课题组首次提出了稠环电子受体(fused-ring electron acceptor)的概念(Adv. Energy Mater., 2015, 5, 1501063),并将其应用于有机太阳能电池中,器件的能量转换效率超过了经典的富勒烯受体PC61BM(Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174;Energy Environ. Sci., 2015, 8, 610-616;Energy Environ. Sci., 2015, 8, 3215–3221)。通过对分子结构和器件结构的优化,器件的能量转换效率提高至接近10%(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2973–2976;J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 4955–4961;Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1600854)。通过精确调控给受体的吸收和能级匹配,器件的能量转换效率又进一步提高至11%(Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201604155)。除应用于有机太阳能电池外,占肖卫课题组还与美国内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)黄劲松教授课题组合作,将稠环电子受体应用于钙钛矿太阳能电池中,获得了19%以上的能量转换效率(Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201604545)。占肖卫课题组发明的稠环电子受体已进入商业销售,国内外几十个知名课题组使用这些受体制备了高效率有机太阳能电池(效率超过11%),其能量转换效率普遍高于基于富勒烯的太阳能电池器件。

该工作得到科技部973项目和国家自然科学基金委等的资助。



Accounts of Chemical Research杂志封面

文章链接:
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.5b00363
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.6b00432