近日，江漢大學光電材料與技術學院陽仁強教授團隊在小分子和聚合物太陽能電池方向取得重要研究進展，其中研究成果“Suppressing Trap Density and Energy Loss via Skeleton Asymmetry Strategy Enables Highly Efficient All-Small-Molecule Organic Solar Cells”在國際知名化工期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院1區，影響因子15.1）上發表。2021級應用化學專業碩士研究生鄭續凡為論文第一作者，通訊作者為陽仁強教授和王迅昶副教授，江漢大學為唯一完成單位。
圖1. 有機小分子化合物分子結構及聚集示意圖
在此項研究中，通過骨架不對稱策略設計和合成高效的小分子給體，可以顯著降低全小分子有機太陽能電池的陷阱密度（圖1）。同時，實驗和理論計算均表明較低的驅動力仍能促進激子解離，抑制載流子-電荷復合。通過降低能量損失，全小分子有機太陽能電池器件的性能得到進一步提升，且為后續高效率分子設計提供了新的視角。
鄭續凡還在陽仁強教授團隊指導下，聯合武漢工程大學劉治田教授團隊、奧地利Graz University of Technology的Thomas Rath教授團隊，設計合成了一類新型聚合物光伏材料，研究成果以《High Miscibility-Induced Reduction of Trap Density in All-Polymer Solar Cells Using Hybrid Cyclohexyl-Hexyl Side Chains》為題發表在國際著名工程技術期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1區，影響因子19.0），江漢大學為第一通訊單位。
圖2. 光伏聚合物分子結構及堆積示意圖
該項研究通過在聚合物光伏材料的側鏈中用環狀己基-線性己基混合側鏈取代乙基己基，結果表明同時提高了器件中給受體兩相的混溶性和共混薄膜中的有序堆積，顯著降低了陷阱密度（圖2）。這種形態演變會對電池的性能產生重要影響——延長載流子壽命、促進激子解離并降低能量無序度，最終大幅提高了電池的效率和穩定性。本研究提出的雜化側鏈策略為聚合物太陽能電池研究領域帶來了新的活力。（文：光電材料與技術學院 編輯：趙明）
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145520
https://doi.org/10.1002/adfm.202306791
