有機光伏具有質(zhì)輕、柔性和可大面積加工等優(yōu)點，受益于分子光伏受體材料的發(fā)展，其能量轉(zhuǎn)換效率已達到18%。為實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，材料和器件的長期光熱穩(wěn)定性仍面臨挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)D-A型電子受體材料普遍采用3-（二氰基亞甲基）靛酮（INCN）及其衍生物作為強拉電子末端，但INCN類受體材料在光、水氧、熱和堿等作用下易發(fā)生降解，這成為制約器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。 

在國家自然科學(xué)基金委、科學(xué)技術(shù)部和中國科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所有機固體重點實驗室研究員朱曉張課題組在n-型分子光伏材料與器件研究方面進行深入探索，發(fā)展了系列高性能光伏受體材料，并構(gòu)筑出高性能光伏器件，應(yīng)邀在《美國化學(xué)會志》（CCS Chemistry）上發(fā)表題為n-Type Molecular Photovoltaic Materials: Design Strategies and Device Applications的觀點文章（Perspective, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 11613）。該文基于課題組在n-型分子光伏材料的設(shè)計、合成及器件應(yīng)用方面的積累，結(jié)合國內(nèi)外該領(lǐng)域的重要進展，歸納和評述了高性能n-型分子光伏材料的典型設(shè)計策略及其在各類光伏器件中的應(yīng)用實例。 

稠環(huán)分子材料具有優(yōu)良的電荷傳輸性能、熒光性質(zhì)和穩(wěn)定性，在場效應(yīng)晶體管研究中得到廣泛應(yīng)用。近期，課題組提出全稠環(huán)分子設(shè)計策略發(fā)展高穩(wěn)定性的光伏受體材料：利用引達省二噻吩取代經(jīng)典梯形n-型半導(dǎo)體IFDM中心苯環(huán)，采用綠色高效分子內(nèi)雙碳氫活化/環(huán)化反應(yīng)，設(shè)計合成了稠合九環(huán)電子受體新材料ITYM，與傳統(tǒng)INCN類受體相比，ITYM受體表現(xiàn)出更低的分子重整能和優(yōu)異的化學(xué)、光化學(xué)及熱穩(wěn)定性。將ITYM與中帶隙聚合物電子給體匹配，實現(xiàn)了接近10%的效率。由于穩(wěn)定的電子受體材料是有機光伏技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵，全稠環(huán)電子受體材料為實現(xiàn)效率高、成本低、穩(wěn)定好的有機光伏器件開辟了新道路。此外，全稠環(huán)受體高的熱穩(wěn)定性還為發(fā)展高性能蒸鍍型有機太陽能電池創(chuàng)造了新機會。相關(guān)研究成果發(fā)表在CCS Chemistry上（CCS Chem. DOI: 10.31635/ccschem.021.202100956)，朱曉張為論文通訊作者。

全稠環(huán)n-型分子光伏受體材料設(shè)計及穩(wěn)定性研究