有機太陽能電池研究獲進展

有機太陽能電池受體材料分子間的π-π堆積距離及堆積方式，對分子的載流子遷移率起著關鍵作用，進而影響著有機太陽能電池的效能。分子內非共價相互作用（如S…O、Se…O）與分子的偶極矩，對受體材料分子的平面性、結晶性以及分子間π-π堆積等具有重要影響。

近日，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員鄭慶東團隊、武漢理工大學教授王濤，以及北京交通大學教授張福俊團隊合作，在前期設計的以無sp³碳的梯形稠環（D）為核的受體材料的基礎上，利用硒吩環替換稠環核中的噻吩環並調整硒吩環在稠環核中的位置和數量，調控目標材料的分子內非共價相互作用，設計併合成了3個新受體材料MQ3、MQ5和MQ6。基於MQ6的最優聚合物太陽能電池的光電轉換效率（PCE）達16.39%，MQ6是為數不多的PCE可達16%的A-D-A型受體材料之一。該研究提出在梯形稠環核外側引入硒原子來增強分子內非共價相互作用（Se…O），同時引入不對稱稠環，實現受體材料的帶隙、π-π堆積距離以及目標材料的電荷傳輸效能的調控，為新型高效率受體材料的設計與合成提供了重要指導。

相關研究成果發表在《德國應用化學》上。

受體材料MQ6的分子結構及其光伏效能

來源：中國科學院福建物質結構研究所