在国家自然科学基金委、科技部、中国科学院和北京分子科学国家研究中心的支持下，化学所有机固体实验室朱晓张课题组致力于发展高效非富勒烯受体材料，前期通过在受体主核中引入喹喔啉单元，报道了一种可实现低能量损失的喹喔啉基非富勒烯受体材料（Sci. Bull.2019,64, 1144；Adv. Mater.2020,32, 1906324）。

近期，该团队在前期工作基础上，通过主核功能化设计成功发展出系列高效喹喔啉基非富勒烯受体材料，在二元和三元有机太阳能电池中取得了重要进展（Adv. Mater.2023,35, 2300363；Joule2024,8, 835；Energy Environ. Sci.2024,17, 4944；Adv. Mater.2025, DOI: 10.1002/adma.202500282），为开发具有低能量损失和整体性能提升的高效率光伏技术奠定了基础。其中，基于π扩展喹喔啉主核单元的多功能位点，通过协同异构化和溴化策略，设计并合成了异构非富勒烯受体AQx-21和AQx-22。主核溴化的异构化效应显著影响了分子的内在特性，包括静电势、极化率、介电常数、激子束缚能、结晶性和与给体材料的混溶性，从而改善了分子堆积和体异质结形貌。最终，AQx-22基二元有机太阳能电池实现了19.5%的优异能量转换效率，高开路电压（0.970 V）和低能量损失（0.476 eV）。相关研究成果近日发表于Advanced Materials期刊（Adv. Mater.2025,37, 2413376），第一作者为化学所博士研究生刘柯蕊，通讯作者是朱晓张研究员。

受体主核溴化的异构化效应实现低能量损失的高性能有机太阳能电池

北京分子科学国家研究中心

2025年3月10日