本网讯 近日，学部刘诗咏教授课题组的论文“Structurally Complementary Star-Shaped Unfused Ring Electron Acceptors with Simultaneously Enhanced Device Parameters for Ternary Organic Solar Cells”发表于太阳能领域的国际知名期刊SolarRRL（影响因子9.2）。我校2020级研究生黄绪敏为论文第一作者，2020级研究生陈娜为共同第一作者，通讯作者为刘诗咏教授、刘慧博士及嘉兴学院李在房教授。
本体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSCs）因其低成本、轻量化、卷对卷印刷和柔性等优点而受到越来越多的关注。ITIC和Y6等A-D-A型和A-D-A’-D-A型稠环电子受体的出现，赋予了OSCs一个全新的里程碑。
三元OSCs已被证明是克服二元体系固有缺陷的最有效策略之一，在二元主体系中添加少量的第三组分给体或受体可以实现互补的光吸收及能级的精细调节，同时改善短路电流密度（JSC）和开路电压（VOC）。迄今为止，第三组分受体的开发主要集中在富勒烯衍生物、苝二酰亚胺衍生物（PDI）以及线性稠环受体上。实际上，星状受体具有高摩尔吸收系数和各向同性电荷转移的优点，可有效提高光利用率，抑制受体分子大稠环体系引起的过度聚集，提高器件性能，因此具有作为第三组分的巨大优势。
在本研究中，刘诗咏教授等人通过原子经济性的C–H键直接芳基化反应合成了三种氟化程度依次递增的星状非稠环受体（H1、H2和H3，图1），并首次将其作为第三组分受体材料纳入PM6:Y6二元体系中。采用三元OSC器件系统地研究H1-3的结构-性质-性能系列关系。H1-3均表现出与PM6:Y6互补吸收以及能级级联，此外，H1-3的星形扭曲结构有助于调节稠环受体的结晶以及优化活性层的形态，实现了单节太阳电池器件16.57%的能量转化效率。除常规的吸收及能级互补外，本文创新性地提出三元OSC器件分子结构互补的概念，即星状非稠环电子受体与线性聚合物/线性稠环电子受体构建三元BHJ器件，该思路将为高效三元OSCs的构筑提供重要参考。
图1H1-3的分子结构及其合成路线
通过光伏器件性能测试，发现去氟化的H1作为第三组分可以提升激子解离效率、抑制电荷复合并同时提高三元器件的各项性能参数。
图2光伏器件表征
此外，掠入射X射线衍射进一步发现，PM6:Y6:H1的三元OSCs具有更低的晶体相干长度，可有效抑制Y6的过度聚集从而促进电荷的产生、平衡电荷传输。
图3相关薄膜的掠入射X射线衍射测试
本工作得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金、江西省双千计划等资助。论文链接：https://doi.org/10.1002/solr.202300143.
刘诗咏教授近三年以第一或通讯作者身份在Chem. Sci.(IF = 9.96)、J. Mater. Chem. A(IF = 14.52,3篇)、Trend Biotech.(IF 22.0)、Chem. Commnun.(2篇)、Org. Chem. Front.、ChemSusChem(IF = 9.2)、Solar RRL(IF = 9.2, 3篇)、Mater. Today Chem.、Polym.Chem.(2篇)、ACS Appl. Polym. Mater.(2篇)、Chin. J. Chem.、Dyes Pigments(3篇)、Sustain. Energy Fuels等国内外一流期刊发表高水平论文近30篇，其中SCI一区论文10篇，SCI高被引论文2篇，多篇论文被遴选为期刊封面亮点，研究工作涵盖化学、材料科学及新能源等领域。
文、图/刘诗咏
审核/李立清
编辑/陈琰
