颜河

香港科技大学化学系，香港九龙清水湾

起始原料与稠环电子受体的分子结构及器件性能。

有机太阳能电池具有成本低、半透明、可印刷制备大面积柔性器件等优势，是一种极具发展前景的光伏技术1。2015年，占肖卫课题组创建了以明星分子3,9-bis(2-methylene-(3-(1,1-dicyanomethylene)-indanone))-5,5,11,11-tetrakis(4-hexylphenyl)-dithieno[2,3-d:2',3'-d']-s-indaceno[1,2-b:5,6-b']dithiophene(ITIC)2为代表的稠环电子受体这一新颖受体体系，突破了有机太阳能电池在受体材料上所受到的瓶颈制约，推动有机光伏器件的能量转换效率迅速提升至18%以上3–5，引领有机光伏领域迈向非富勒烯时代。稠环电子受体的分子设计通常采用“自上而下”的策略，即强调最终目标产物的分子结构而忽略了起始原料与合成过程的影响6–8。然而，起始原料的细微变化往往会对设计的分子结构、材料的固有属性以及器件的光伏性能产生巨大的连锁影响。

近日，北京大学占肖卫课题组与华南理工大学解增旗课题组、东华大学唐正课题组、苏州大学张茂杰课题组、美国麻省大学Thomas P. Russell课题组合作，揭示了起始原料的细微差异引发的“蝴蝶效应”，提出了稠环电子受体“自下而上”的分子设计策略。相关工作发表在Journal of the American Chemical Society上9。

在该工作中，他们以萘环和不同位点的甲氧基修饰的萘环作为起始原料，设计并合成了八并稠环电子受体NOIC系列分子。其中，NOIC是无甲氧基修饰的对比分子，NOIC1和NOIC2是不同甲氧基取代位点的同分异构体，NOIC2和NOIC3是经由不同合成路线所得的同源物，NOIC3和NOIC4是不同碳氧桥关环位点的同分异构体。该系列分子具有相同的侧链(4-己基苯基)和端基(5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)茚酮)以及相似的萘基八并稠核，却表现出显著不同的单晶结构、吸收光谱、能级结构和电子迁移率。……