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本網(wǎng)訊（化學(xué)化工學(xué)院）近日，我校諶烈教授課題組在大面積單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域研究取得重要進(jìn)展，研究成果在化學(xué)頂級(jí)期刊Angew Chem Int Ed上發(fā)表。

有機(jī)太陽(yáng)能電池（OSC）具有其質(zhì)量輕、柔韌性高和半透明等多種優(yōu)點(diǎn)，其中單組分有機(jī)太陽(yáng)能電池（SCOSC）由于有利于形成穩(wěn)定的薄膜形態(tài)，引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，SCOSC的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于本體異質(zhì)結(jié)器件。這可歸因于兩個(gè)主要因素：一方面，某些類(lèi)型的單組分材料（如分子二元組和雙纜共軛聚合物）通常具有復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)，使得其合成步驟多、合成難度大。另一方面，共軛嵌段共聚物（CBCs），被認(rèn)為是最有前途的單組分材料之一，因?yàn)樗鼈儾坏子诤铣?，而且嵌段聚合物的自組裝特性有利于分子的有序堆疊。然而，CBCs通常是通過(guò)傳統(tǒng)的一鍋法合成，受體的聚合單體往往直接添加到預(yù)聚合的給體嵌段中，容易導(dǎo)致聚合物鏈中重復(fù)單元的無(wú)序排列，嚴(yán)重影響器件光伏性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。另外，SCOSC的研究目前主要集中在剛性小面積器件，柔性大面積器件研究鮮有關(guān)注。

我校諶烈教授團(tuán)隊(duì)、韓國(guó)蔚山研究院Changduk Yang教授和江西理工大學(xué)黃斌副教授合作，通過(guò)共價(jià)鍵的形式將給體材料和受體材料結(jié)合，制備了一系列結(jié)構(gòu)高度有序的CBCs，D18(20)-b-PYIT、D18(40)-b-PYIT、D18(60)-b-PYIT和D18(40)-b-PYIT(r)，精細(xì)調(diào)控了CBCs中給體和受體的序列長(zhǎng)度和序列分布，研究了其對(duì)光伏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制聚合物嵌段的序列長(zhǎng)度和分布可以調(diào)控CBC的自組裝，優(yōu)化薄膜形態(tài)，提器件高光電性能并減少能量損失，從而同時(shí)提高器件效率和穩(wěn)定性。其中，基于D18(40)-b-PYIT的小面積器件實(shí)現(xiàn)了13.4%的最佳器件效率，并且器件穩(wěn)定性得到提高。更重要的是，成膜動(dòng)力學(xué)表明，與相應(yīng)的二元共混薄膜相比，具有合適的序列分布和序列長(zhǎng)度的CBC更易于獲得優(yōu)良的大面積薄膜形貌和機(jī)械柔韌性。最終，基于D18(40)-b-PYIT的大面積剛性和柔性器件分別實(shí)現(xiàn)了11.62%和10.73%的效率，遠(yuǎn)高于相應(yīng)的二元器件。

以上結(jié)果表明，精細(xì)調(diào)控CBC的序列結(jié)構(gòu)是一種有效策略，可以同時(shí)提高SCOSC的綜合性能，包括效率、穩(wěn)定性、機(jī)械性能、簡(jiǎn)便的印刷工藝以及相應(yīng)的大面積柔性器件，這些都是未來(lái)商業(yè)化應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。研究成果于2023年8月發(fā)表在A(yíng)ngew. Chem. Int. Ed.（https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202308267），論文第一作者為南昌大學(xué)博士研究生程毓君，南昌大學(xué)諶烈教授為唯一通訊作者，南昌大學(xué)為唯一通訊單位，合作者為韓國(guó)蔚山研究院Changduk Yang教授和江西理工大學(xué)黃斌副教授。

編    輯：涂金鳳

責(zé)任編輯：許  航