近日，光电化学材料与器件教育部重点实验室阳仁强教授团队在小分子和聚合物太阳能电池方向取得重要研究进展，其中研究成果“Suppressing Trap Density and Energy Loss via Skeleton Asymmetry Strategy Enables Highly Efficient All-Small-Molecule Organic Solar Cells”在国际知名化工期刊《Chemical Engineering Journal》（中科院1区，影响因子15.1）上发表。2021级应用化学专业硕士研究生郑续凡为论文第一作者，通讯作者为阳仁强教授和王迅昶副教授，江汉大学为唯一完成单位。
图1. 有机小分子化合物分子结构及聚集示意图。
在此项研究中，通过骨架不对称策略设计和合成高效的小分子给体，可以显著降低全小分子有机太阳能电池的陷阱密度（图1）。同时，实验和理论计算均表明较低的驱动力仍能促进激子解离，抑制载流子-电荷复合。通过降低能量损失，全小分子有机太阳能电池器件的性能得到进一步提升，且为后续高效率分子设计提供了新的视角。
同期，联合武汉工程大学刘治田教授团队、奥地利Graz University of Technology的Thomas Rath教授团队，设计合成了一类新型聚合物光伏材料，研究成果以“High Miscibility-Induced Reduction of Trap Density in All-Polymer Solar Cells Using Hybrid Cyclohexyl-Hexyl Side Chains”为题发表在国际著名工程技术期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1区，影响因子19.0），江汉大学为第一通讯单位。
图2. 光伏聚合物分子结构及堆积示意图。
在该项工作中，通过在聚合物光伏材料的侧链中用环状己基-线性己基混合侧链取代乙基己基，结果表明同时提高了器件中给受体两相的混溶性和共混薄膜中的有序堆积，显著降低了陷阱密度（图2）。这种形态演变会对电池的性能产生重要影响--延长载流子寿命、促进激子解离并降低能量无序度，最终大幅提高了电池的效率和稳定性。本研究提出的杂化侧链策略为聚合物太阳能电池研究领域带来了新的活力。
论文全文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145520
https://doi.org/10.1002/adfm.202306791