非富勒烯受體材料具有合成簡便、能級和帶隙更易調(diào)節(jié)以及形貌穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，因而受到越來越多的關(guān)注。在幾種不同類型的受體材料中，以acceptor-donor-acceptor（A-D-A）為骨架構(gòu)型的小分子受體材料的研究較為廣泛。近年來，得益于眾多A-D-A型非富勒烯受體材料的開發(fā)，有機(jī)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率取得進(jìn)展。目前，A-D-A型非富勒烯受體材料大多需要有sp³雜化的橋碳原子，這是因為通過橋碳原子上的烷基側(cè)鏈（或芳香烷基側(cè)鏈）能夠有效減少材料分子的過度聚集同時提升材料溶解性。然而，這些伸展到共軛骨架平面外的側(cè)鏈會破壞受體材料分子間的緊密-堆積，進(jìn)而影響其電荷傳輸及光伏性能的進(jìn)一步提升。

針對上述問題，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)國家重點(diǎn)實驗室研究員鄭慶東團(tuán)隊發(fā)展了一類共軛骨架上無sp³碳的非富勒烯受體材料體系，并提出利用“鄰位側(cè)鏈”的位阻效應(yīng)來抑制受體材料分子的過度聚集。同時，研究人員通過優(yōu)化梯形稠環(huán)的芳香性實現(xiàn)對目標(biāo)受體材料的能級、帶隙以及分子取向的調(diào)控，提高了材料的電荷傳輸以及光伏性能。器件優(yōu)化的最優(yōu)聚合物太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)15.24%。該研究開發(fā)了具有合適帶隙和聚集性能的高遷移率無sp3橋碳的非富勒烯受體材料，并展示了梯形稠環(huán)的芳香性對帶隙、能級、分子取向、電荷傳輸及光伏性能的影響，為新型非富勒烯受體材料的設(shè)計與合成提供了新策略。

近日，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》上，論文第一作者為該研究團(tuán)隊副研究員馬云龍。研究工作得到國家自然科學(xué)基金海峽聯(lián)合基金重點(diǎn)項目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項以及福建省自然科學(xué)基金項目的支持。

此前，該研究團(tuán)隊在非富勒烯受體材料的設(shè)計與合成，以及器件制備方面取得系列研究進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在（Materials Horizons 2020，7，117；Chemistry of Materials 2017, 29, 7942；Chemistry of Materials 2017, 29, 9775；Chemistry of Materials 2019, 31, 5953；Journal of Materials Chemistry A 2019, 7, 9609）。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202007907

A-D-A受體材料的分子結(jié)構(gòu)及其光伏性能