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北京大學(xué)工學(xué)院占肖衛(wèi)課題組在非富勒烯受體光伏材料研究中取得新進(jìn)展，揭示了稠環(huán)電子受體分子設(shè)計(jì)中起始原料的微小差異引發(fā)的“蝴蝶效應(yīng)”，提出了“自下而上”的分子構(gòu)建策略。

相關(guān)工作發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上

（J.Am.Chem.Soc.,DOI:10.1021/jacs.0c09800）。

2006年以來(lái)，占肖衛(wèi)課題組一直致力于非富勒烯受體材料的研究，創(chuàng)建了以明星分子ITIC為代表的稠環(huán)電子受體這一新穎受體體系（Adv.Mater.,2015,27,1170–1174,Google Scholar引用1880次）。

稠環(huán)電子受體的分子設(shè)計(jì)通常采用“自上而下”的策略，即強(qiáng)調(diào)最終目標(biāo)產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)而忽略起始原料與合成過(guò)程的影響。然而，起始原料的細(xì)微變化往往會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的分子結(jié)構(gòu)、材料的本征性質(zhì)以及器件的光伏性能產(chǎn)生巨大的連鎖影響。

最近，他們揭示了起始原料的細(xì)微差異引發(fā)的“蝴蝶效應(yīng)”，提出了稠環(huán)電子受體 “自下而上”的分子設(shè)計(jì)策略。他們以萘環(huán)和不同位點(diǎn)的二甲氧基取代的萘環(huán)作為起始原料，設(shè)計(jì)合成了八并稠環(huán)電子受體NOIC系列分子。這類(lèi)分子具有相同的側(cè)鏈和端基以及相似的稠核，卻表現(xiàn)出顯著不同的單晶結(jié)構(gòu)、吸收光譜、能級(jí)結(jié)構(gòu)和電子遷移率。由于迥異的本征性質(zhì)、共混膜形貌和器件電壓損失，基于NOIC系列受體材料的兩組分有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率差異巨大（7.15%-14.1%）。其中，NOIC2的光伏性能最優(yōu)，器件的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到14.1%。

起始原料與稠環(huán)電子受體的分子結(jié)構(gòu)及器件性能

占肖衛(wèi)課題組博士研究生李騰飛是該篇論文的第一作者，占肖衛(wèi)是通訊作者。合作者包括華南理工大學(xué)解增旗課題組、東華大學(xué)唐正課題組、蘇州大學(xué)張茂杰課題組、美國(guó)麻省大學(xué)Thomas P. Russell課題組。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和北京大學(xué)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)等的資助。