聚合物太陽電池近年取得了不斷突破，很大程度得益于新型有機(jī)半導(dǎo)體分子和聚合物的快速發(fā)展。有機(jī)分子和聚合物通過結(jié)構(gòu)裁剪可大范圍調(diào)制其光、電和薄膜性質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)別于傳統(tǒng)無機(jī)太陽電池的多功能性的太陽電池器件，例如可見區(qū)透過，近紅外區(qū)高光譜響應(yīng)度的半透明器件和全光譜吸收的疊層器件等。其中，發(fā)展新型近紅外吸光的有機(jī)半導(dǎo)體材料（帶隙Eg< 1.4 eV）成為領(lǐng)域關(guān)注熱點(diǎn)。

浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系的有機(jī)半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室已發(fā)展一系列基于非稠合或稠合骨架的近紅外電子受體分子。最近，該實(shí)驗(yàn)室的李昌治研究員和陳紅征教授等設(shè)計(jì)發(fā)展了一類近紅外電子受體分子，通過非對稱橋連基團(tuán)的區(qū)域異構(gòu)化和調(diào)控氟原子取代數(shù)目，改善分子共軛結(jié)構(gòu)和軌道能級，獲得了性能優(yōu)異的近紅外電子受體分子并成功建構(gòu)響應(yīng)波長可達(dá)1000 nm光譜的高效率聚合物太陽電池。通過進(jìn)一步與吸光帶邊800 nm的前電池搭配，制備得到高效率聚合物疊層太陽電池。研究成果以“Near-Infrared Electron Acceptors with Fluorinated Regioisomeric Backbone for Highly Efficient Polymer Solar Cells”（具有氟化骨架異構(gòu)的近紅外電子受體實(shí)現(xiàn)高效聚合物太陽電池）為題，發(fā)表在Advanced Materials（《先進(jìn)材料》）上。

圖. 近紅外吸光電子受體分子設(shè)計(jì)與合成、吸光和熒光譜圖、疊層太陽能電池器件結(jié)構(gòu)、能級和光伏特性曲線

這一成果從分子骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，通過探索理解其分子結(jié)構(gòu)-薄膜特性-器件性能之間的構(gòu)效關(guān)系，為發(fā)展近紅外電子受體分子和近紅外區(qū)高光譜響應(yīng)度的聚合物太陽電池提供了新方法和新途徑。工作得到了華南理工大學(xué)葉軒立教授和香港中文大學(xué)路新慧教授在光學(xué)模擬和薄膜形貌測試方面的支持。獲得了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目科學(xué)部前沿導(dǎo)向重點(diǎn)項(xiàng)目和國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：21722404，21734008）等資助。

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https://doi.org/10.1002/adma.201803769