受体材料MQ6的分子结构及其光伏性能
有机太阳能电池受体材料分子间的π-π堆积距离以及堆积方式对于分子的载流子迁移率有着决定性影响，进而影响着有机太阳能电池的性能。分子内非共价相互作用（如S…O、Se…O）以及分子的偶极矩对受体材料分子的平面性、结晶性以及分子间π-π堆积等具有重要影响。
最近，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室郑庆东研究员团队与武汉理工大学王涛教授以及北京交通大学张福俊教授团队合作，在前期设计的以无sp3碳的梯形稠环（D）为核的受体材料的基础上，用硒吩环替换稠环核中的噻吩环并调整硒吩环在稠环核中的位置和数量，对目标材料的分子内非共价相互作用进行调控，设计并合成了3个新受体材料MQ3、MQ5和MQ6。基于MQ6的最优聚合物太阳能电池的光电转换效率（PCE）达16.39%，MQ6是为数不多的PCE可达16%的A-D-A型受体材料之一。该研究工作提出在梯形稠环核外侧引入硒原子来增强分子内非共价相互作用（Se…O），同时通过引入不对称稠环，实现受体材料的带隙、π-π堆积距离以及目标材料的电荷传输性能的调控，为新型高效率受体材料的设计与合成提供了重要指导。
上述研究结果发表在《德国应用化学》上（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 19314–19323），论文第一作者为该团队的汤昌泉副研究员。
文章链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202105861
此前，该团队在非富勒烯受体材料的设计与合成以及器件制备方面也取得了系列重要研究进展（Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2010436; Chem. Eng. J. 2021, 418, 129497; Joule 5, 197; Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 21627; Natl. Sci. Rev. 2020, 7, 1886; Mater. Horiz. 2020, 7, 117）。
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