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南方科技大学何凤研究员来我院作学术报告

作者: | 发布日期:2019-09-27  |  浏览量:  

供稿:葛高阳   摄影:姜昭   编辑:李亚鑫

 

    应北京理工大学化学与化工学院邀请,南方科技大学化学系何凤研究员于2019年9月23日上午9时在良乡校区工业生态楼118会议室,作了题为“氯取代太阳电池材料”的精彩学术报告。

 


    有机非富勒烯小分子受体材料由于设计合成简单,在可见光甚至是近红外区域有较强吸收,且能级可调,因而近年来受到了越来越多的关注,也取得了突破性的进展。尤其是基于稠环单元的A-D-A型小分子受体材料,通过优化其稠环单元结构,调整烷基侧链,以及引入卤原子等方法,可以使其单节太阳能电池的能量转换效率突破15%。其中,卤原子的引入可以有效的调控这类小分子的吸收光谱以及能级分布,是一种非常简单有效的提升非富勒烯有机太阳能电池器件性能的途径。


    近期,何凤课题组成功合成并分离了两种单氯取代的端基,命名为IC-Cl-δ和IC-Cl-γ,这为“单取代端基是混合物的问题”提供了解决思路。并以IDTT为给电子核中心,合成了两种非富勒烯小分子受体ITIC-2Cl-δ和ITIC-2Cl-γ。通过单晶衍射分析发现,两种分子具有完全不一样的晶体结构排列:ITIC-2Cl-δ为传统的线性堆积结构,而ITIC-2Cl-γ为3D互穿网络状结构,这种结构可以使得电子向多个方向进行传输,其特性类似于富勒烯材料的各向同性。与聚合物PBDB-TF共混以后,由于ITIC-2Cl-γ能够形成高度有序的堆积结构,因此其共混膜具有更高的电子迁移率和空穴迁移率,以ITIC-2Cl-γ为受体制备的非富勒烯有机太阳能电池器件的能量转换效率达到了13.03%。比起基于ITIC-2Cl-δ的器件,其光电转化效率要高出13个百分点,值得注意的是,基于ITIC-2Cl-γ器件的开路电压,短路电流和填充因子三个性能参数都要比基于ITIC-2Cl-δ的器件高。由此可见,精确氯原子取代是一种非常有效的制备高性能非富勒烯小分子受体材料的方法,通过调控氯原子在端基上的位置,可以使分子具有完全不一样的物理化学性质。通过同时调节给电子核的大小以及氯原子的位置,我们可以逐步实现分子从线性堆积结构到Z字型网络状结构,再到规整的3D互穿网络状结构的转变,实现电子的多通道传输,提升材料的电子迁移率,进一步提升器件性能。

 

 

 

专家信息:


    何凤研究员2014年8月受聘为南方科技大学化学系副教授,课题组长。2002年毕业于吉林大学,同年保送本校攻读博士学位,师从马於光教授和沈家骢院士。2007年毕业后加入加拿大多伦多大学Mitchell A. Winnik教授和美国芝加哥大学Luping Yu教授实验室从事博士后研究。2012年起先后加入美国Nano-C, Inc.公司和美国Polyera Corp.公司,作为高级研究员进行高效率聚合物给受体材料的研发工作。2015年入选国家特聘专家(青年)项目,2019年获得中国化学会氯元素代言青年科学家。近五年紧紧围绕有机聚合物功能材料非共价分子间相互作用的精确调控集中开展科学研究,并在有机氯取代光伏材料和超分子聚合物二维自组装两个方向上拓展其应用。至今在Chem. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Nat. Commun.、Joule、Adv. Mater. 以及Angew. Chem. Int. Edit.等国际顶尖专业杂志上已发表论文超过70篇,引用次数超过3000次,h-指数25。


(审核:冯金生)