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《化学研究评述》报道工学院占肖卫课题组稠环电子受体的系统性工作

2020-12-10

vnsc威尼斯城官方网站占肖卫课题组长期致力于有机太阳能电池非富勒烯受体材料的研究,自2015年原创性地提出“稠环电子受体”这一概念以来,取得了一系列重要研究进展,相关成果总结发表在《化学研究评述》(Accounts of Chemical Research)上。

1995年以来,富勒烯衍生物占据有机太阳能电池受体材料的主导地位长达20余年。然而,分子结构决定了富勒烯受体存在难以克服的缺点,如分子结构裁剪难、能级调控难、可见光吸取弱、形貌和器件稳定性差等,这些缺陷导致有机太阳能电池效率的提升和产业化遭遇瓶颈,严重制约了有机光伏领域的可持续发展。因此,发展高性能的受体材料是本领域亟待解决的关键科知识题和挑战性难题。

占肖卫团队是国际上最早从事非富勒烯受体研究的课题组之一。2007年,他们率先开展了苝酰亚胺聚合物受体的研究(J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 7246,被引1067次),引领了这类受体材料的发展。2015年发明了明星分子ITIC(Adv. Mater., 2015, 27, 1170,被引1918次),提出了稠环电子受体(Fused-Ring Electron Acceptor,缩写FREA)的概念。之后,他们发展了一系列稠环电子受体的分子设计策略,通过稠环核工程、桥连工程、端基工程和侧链工程调制分子光电性质,揭示了构效关系;发现了有别于富勒烯受体的新的器件物理与光物理机制;制备了高性能的有机太阳能电池和有机-无机杂化太阳能电池。稠环电子受体的化学结构特征、物理性质特征和器件性能特征与以富勒烯为代表的传统受体体系显著不同。近5年来,因稠环电子受体的发明,有机太阳能电池的效率实现了历史性突破,现已超过18%。稠环电子受体这一电子受体新体系,解决了以富勒烯为代表的传统电子受体无法解决的关键科知识题,颠覆了经典的富勒烯体系,引领有机光伏迈向新时代。

国内外同行还将稠环电子受体应用于钙钛矿太阳能电池、量子点太阳能电池、光解水、光电探测器、场效应晶体管、双光子吸取、光热治疗等领域。稠环电子受体引起了国内外同行的高度关注和广泛跟进,150余个研究组在有机光伏、50余个研究组在其他领域使用稠环电子受体,十余家企业商业销售稠环电子受体。稠环电子受体是由我国科学家原创的新材料体系,现已成为我国科学家引领、多国科学家竞相跟进的新领域。

近5年来,占肖卫团队在稠环电子受体领域申请中国发明专利和PCT专利20余件,发表论文150余篇,论文被引15000余次,其中,ESI高被引论文36篇,ESI热点论文20篇,中国百篇最具影响国际学术论文7篇,中国工程技术领域热点论文1篇,北京地区广受关注学术论文1篇。最近,占肖卫团队受邀在《化学研究评述》上发表了题为Fused-Ring Electron Acceptors for Photovoltaics and Beyond的综述(Acc. Chem. Res., DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00575),从分子设计、器件工程、物理机制和特色应用等方面系统总结了团队在稠环电子受体方面取得的研究进展,并指出了领域目前面临的挑战和未来的发展方向。

占肖卫课题组王嘉宇博士是这篇论文的第一编辑,占肖卫是通讯编辑。该工作得到国家自然科学基金委和北京大学加强基础研究专项等的资助。


ITIC的结构式及稠环电子受体的应用

↓稠环电子受体的代表性论文↓


a) 中国百篇最具影响国际学术论文,b) 中国工程技术领域热点论文(2014-2018,2015-2019年),c) 2020年度北京地区广受关注学术论文

 

论文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00575

 

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