有機太陽能電池由于質輕、柔性、可拉伸、顏色可調節等優點而備受關注。在過去的20年里，隨著有機活性材料的不斷發展，特別是非富勒烯受體的使用，有機太陽能電池的性能突飛猛進，現今其光電轉換效率已突破20%。
然而，目前有機太陽能電池針對受體的研究主要集中在小分子和聚合物受體，有關齊聚物受體的研究相對較少，而A-D-A或A-DA’D-A類型的齊聚物受體尚未有相關報道。齊聚物通常兼具小分子和聚合物的優點，比如確定的分子結構、良好的重現性和良好的穩定性。因而，探索齊聚物受體在有機太陽能電池中的應用具有極為重要的意義。基于此，南方科技大學何鳳課題組展開了對齊聚物受體的研究，并合成了三個齊聚物受體：dBTICγ-EH、dBTICγ-BO和tBTICγ-BO。為了進行對比，作者還合成了小分子受體BTIC-EH和聚合物受體pBTICγ-OD。研究表明，該類齊聚物受體具有更低分子的能級，其光伏性能和器件穩定性均優于相應的小分子和聚合物。具體的合成方法和研究結果如下： 作者利用Knoevenagel反應先后制備了小分子化合物BTIC-EH和單溴代、雙溴代前體化合物，再在分子間Stille-Kelly反應的條件下，實現了三種齊聚物dBTICγ-EH、dBTICγ-BO、tBTICγ-BO和聚合物pBTICγ-OD的合成。研究表明，這一系列的受體具有相似的薄膜吸收光譜，但是齊聚物與聚合物的HOMO和LUMO能級均較小分子低，這為給體的選擇提供了更多的可能性。當與PM6共混制備成器件后，三個齊聚物的電子和空穴遷移率均有大幅提升，其中dBTICγ-EH比BTIC-EH的遷移率提高了5倍有余，其光伏性能也遠優于小分子和聚合物，光電轉換效率高達14.48%。穩定性測試表明，基于齊聚物受體的器件也表現出最高的穩定性。在100 mW cm-2光照條件下，dBTICγ-EH的T80（光電轉換效率衰減至80%所需時間）高達1000小時，遠高于BTIC-EH的T80（260小時）和pBTICγ-OD的T80（640小時）。此外，該類齊聚物受體還可以用于雙層準平面異質結器件的制備。當選用PBQx-H-TF為給體時，dBTICγ-EH的準平面異質結器件表現出16.06%的光電轉換效率，這也是目前基于齊聚物受體太陽能電池的最高值。 該工作表明小分子齊聚化為有機受體材料的發展提供了一個新的方向，為高效率高穩定性的有機太陽能電池的制備提供了一種切實有效的方法。 論文信息 Oligomeric Acceptor: A “Two-in-One” Strategy to Bridge Small Molecules and Polymers for Stable Solar Devices Dr. Hengtao Wang, Dr. Congcong Cao, Dr. Hui Chen, Hanjian Lai, Chunxian Ke, Yulin Zhu, Heng Li, Prof. Feng He 文章的第一作者是南方科技大學的博士后王恒濤、曹聰聰和研究助理教授陳暉。 Angewandte Chemie International Edition
