近期，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所研究員包西昌帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，在新型多臂寡聚受體研究中取得進(jìn)展，開(kāi)發(fā)了兩類(lèi)多臂寡聚受體3BY和3QY，并通過(guò)調(diào)節(jié)非稠合核心單元的剛?cè)岫龋瑢?shí)現(xiàn)了對(duì)外圍功能臂的構(gòu)型及聚集態(tài)調(diào)控，提高了有機(jī)太陽(yáng)能電池的光伏效率和穩(wěn)定性。
與傳統(tǒng)剛性π-稠合核心不同，該研究采用的非稠合結(jié)構(gòu)賦予材料更高的柔性和適應(yīng)性，減輕了核心單元對(duì)寡聚物構(gòu)型和聚集行為的制約。同時(shí)，研究在非稠合中心引入多維非共價(jià)鍵分子內(nèi)相互作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分子間堆積及給受體共混動(dòng)力學(xué)更精細(xì)的優(yōu)化。研究顯示，以聚合物PM6為給體，基于3QY的光伏電池PCE達(dá)到19.27%（權(quán)威驗(yàn)證效率18.80%），優(yōu)于基于3BY器件的性能，是目前已報(bào)道的寡聚受體的最高效率。更重要的是，新型寡聚物的大分子尺寸顯著提升了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，抑制了電池運(yùn)行時(shí)分子擴(kuò)散速率，增強(qiáng)了光伏器件的穩(wěn)定性。在80-°C連續(xù)加熱條件下，PM6:3QY光伏電池的T80%壽命超過(guò)3000小時(shí)。
上述研究明確了多臂寡聚物受體的結(jié)構(gòu)-性能內(nèi)在關(guān)系，提出了基于非稠合核心的新型寡聚受體設(shè)計(jì)策略，為高效且穩(wěn)定的有機(jī)太陽(yáng)能電池研究提供了新思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy & Environmental Science）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)會(huì)員項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金、山東省博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃等的支持。
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新型寡聚受體設(shè)計(jì)策略助力提升有機(jī)太陽(yáng)能電池光伏效率和穩(wěn)定性
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