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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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青島能源所在有機光伏材料設計與形貌調(diào)控方面取得系列進展

2019-12-13 青島生物能源與過程研究所

【字體：大中小】

語音播報

　　中國科學院青島生物能源與過程研究所先進有機功能材料與器件研究組近年來致力于發(fā)展高效易加工材料體系，深入研究分子設計策略對聚集特性的影響機制，并于近期取得了系列階段性成果。一方面創(chuàng)新性地發(fā)展了新型分子側(cè)鏈位阻策略，通過合理的位阻篩選，不僅在給體材料中得到了良好應用（J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 10505），而且還可通過分子側(cè)鏈末端芳香基團的擾動，有效平衡了受體材料的結(jié)晶性和自聚性，實現(xiàn)了吸光層中材料結(jié)晶性和共混性的和諧統(tǒng)一，更容易獲得理想的納米尺度相分離形貌（圖1），基于受體（IDIC-C4Ph）的結(jié)果表現(xiàn)出比傳統(tǒng)受體更高的光電轉(zhuǎn)換效率及填充因子，相關(guān)成果發(fā)表在Adv. Mater. 2019, 31, 1807832。該體系還可優(yōu)化三元體系的分子堆積，進一步提升了器件的性能（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1903596）。另一方面系統(tǒng)研究了主骨架不對稱和無規(guī)共聚策略，開創(chuàng)性地通過“一鍋法”合成了主骨架不對稱結(jié)構(gòu)噻吩并苯并二噻吩（TBD），該主骨架具有優(yōu)異的電荷傳輸能力和良好的分子平面性，有效改善了吸光層形貌，在多種材料體系中均展現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能（Adv. Energy Mater., 2019, 9, 1802530）。以此開發(fā)了多種不對稱主骨架和三元無規(guī)共聚策略，有效調(diào)控了聚合物的結(jié)晶性與分子堆積，光伏器件的填充因子可高達77%，同時該策略顯著提高了無規(guī)共聚物的可重復性（Chem. Mater., 2019, 31, 6163），1平方厘米的電池器件性能超過10%。與此同時，研究組還將TBD結(jié)構(gòu)應用于受體小分子，亦可有效調(diào)控吸光層的共混性（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 44501）。

　　上述工作的開展加深了對吸光層形貌調(diào)控的認知，為發(fā)展大面積器件印刷制備提供了有益的指導。該研究得到國家自然科學基金、兩所融合基金、中科院青促會等的大力支持。

圖：新型受體設計策略

　　有機光伏電池由于具有柔性、質(zhì)輕、可潛在大規(guī)模印刷制備等諸多優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。該類器件的吸光層的形貌對器件的光電轉(zhuǎn)換性能和器件工藝難易度有重要影響。從分子設計角度，發(fā)展新型高效材料和加深對材料聚集特性的認知，提升器件光電轉(zhuǎn)換性能的同時發(fā)展易形貌調(diào)控的器件工藝，對發(fā)展大規(guī)模印刷工藝以及快速推動有機光伏的應用具有重要的意義。
　　中國科學院青島生物能源與過程研究所先進有機功能材料與器件研究組近年來致力于發(fā)展高效易加工材料體系，深入研究分子設計策略對聚集特性的影響機制，并于近期取得了系列階段性成果。一方面創(chuàng)新性地發(fā)展了新型分子側(cè)鏈位阻策略，通過合理的位阻篩選，不僅在給體材料中得到了良好應用（J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 10505），而且還可通過分子側(cè)鏈末端芳香基團的擾動，有效平衡了受體材料的結(jié)晶性和自聚性，實現(xiàn)了吸光層中材料結(jié)晶性和共混性的和諧統(tǒng)一，更容易獲得理想的納米尺度相分離形貌（圖1），基于受體（IDIC-C4Ph）的結(jié)果表現(xiàn)出比傳統(tǒng)受體更高的光電轉(zhuǎn)換效率及填充因子，相關(guān)成果發(fā)表在Adv. Mater. 2019, 31, 1807832。該體系還可優(yōu)化三元體系的分子堆積，進一步提升了器件的性能（Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1903596）。另一方面系統(tǒng)研究了主骨架不對稱和無規(guī)共聚策略，開創(chuàng)性地通過“一鍋法”合成了主骨架不對稱結(jié)構(gòu)噻吩并苯并二噻吩（TBD），該主骨架具有優(yōu)異的電荷傳輸能力和良好的分子平面性，有效改善了吸光層形貌，在多種材料體系中均展現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能（Adv. Energy Mater., 2019, 9, 1802530）。以此開發(fā)了多種不對稱主骨架和三元無規(guī)共聚策略，有效調(diào)控了聚合物的結(jié)晶性與分子堆積，光伏器件的填充因子可高達77%，同時該策略顯著提高了無規(guī)共聚物的可重復性（Chem. Mater., 2019, 31, 6163），1平方厘米的電池器件性能超過10%。與此同時，研究組還將TBD結(jié)構(gòu)應用于受體小分子，亦可有效調(diào)控吸光層的共混性（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 44501）。
　　上述工作的開展加深了對吸光層形貌調(diào)控的認知，為發(fā)展大面積器件印刷制備提供了有益的指導。該研究得到國家自然科學基金、兩所融合基金、中科院青促會等的大力支持。
　　圖：新型受體設計策略
　　

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