有机太阳能电池由于其浮滑、明后、柔性、易加工等特征，频年来得到科研群体的普通存眷。如今基于聚合物给体和小分子受体的太阳能电池仍然冲破19%的能量改变出力,挨近达成生意化的圭臬。富勒烯受体渊博具有优异的电子传输性能，可能行为三元有机太阳能电池的客体组分，以发展电荷的提取和光伏效率。不过，守旧的富勒烯小分子广博会显示不理想的相摆脱和二聚化，使得器件效率与安定性降低，从而束缚了它们在有机太阳能电池中的利用。
近期，香港科技大学颜河与南京大学陈尚尚课题组报道了一种聚富勒烯受体(PFBO-C12)，将其行为客体组分引入到全会集物编制，能够将二元器件的光伏功用从16.9%彰着前进到三元器件的18.0%。超快光谱和光电物理酌量暴露PFBO-C12也许促进空穴转移和管束电荷复关。神色研讨表明，三元共混物具有较高的结晶度和较小的相摆脱尺寸。同时，PFBO-C12的引入下降了电压失掉，使全齐集物太阳能电池在柔性交战中具有优秀的光和缓性和枯燥耐久性。这项工作批注，引入聚富勒烯举动客体组分，是完竣高效、平和的全蚁关物太阳能电池的有效路子。
开头，作者源委已报途的ATRP集关办法得到始末对二甲苯链接的聚富勒烯原料，PFBO-C12。此措施相较传统PCBM的闭成措施，省去了纷乱的柱色谱脱节纯化，仅必要实行索氏提取纯化，大大造就了富勒烯的运用率、降低了合成本钱。电化学试验（CV，图1b）批注其电化学能级与PCBM至极。紫外可见光谱（UV-Vis,图1c）诠释PFBO-C12同PCBM不异大概与蚁闭物给体（PM6）/聚会物受体（PY-V-γ）发作互补的光谱吸取。与此同时，共混膜接收光谱评释，PCBM与PFBO-C12的参预都可以增进受体局限的罗致强度加强(图1d)，而基于PFBO-C12的三元共混薄膜在300-500 nm波长控制内表现出稍强的响应，这将有利于光子征采与光电流发生。
图1.本文涉及的分子组织，电化学能级图，紫外可见光谱（纯相c，混淆相d）
因此，基于PM6: PY-V-γ:PFBO-C12的光伏器件完竣了18.0%的能量变动效力，这也是方今报道的最高全鸠合物太阳能电池效力之一（图2a-c）。聚富勒烯的引入也许有效的拘束电荷复合以及加紧光伏器件的载流子挪动率（图2d-e）。相较于二元全鸠集物体例，升高的短路电流（JSC）得益于上述提携的光谱性质，而彰着培植的扩张因子（FF）则苛重赚钱于更为优化的形式特征。结晶性与相离开的神志实习中也表现出了与光伏本能无别的趋势：基于PFBO-C12的共混膜阐发出强化的面外衍射强度（图3b）与统制的相离开尺寸（图3d）。
别的，基于上述实习，作者又对三组原料形式进行了体例的光物理尝试表征（图4），瞬态摄取实行窥探到与上述实验雷同的电荷转变事实：在三元方式中，PCBM和PFBO-C12都能够增加激子的扩散与离开；而非论是长波已经短波慰勉，基于PFBO-C12的三元式样皆发扬出最快的空穴蜕变与电子变动时辰。
结束，作者对器件的安祥性方面又进行了表征。结果声明，同时，PFBO-C12的引，使全会合物太阳能电池在柔性建筑中具有良好的光安闲性和严肃耐久性。在器件的弯折试验中，阐扬出敷裕好的柔韧性。
小结：作者团队开拓了聚富勒烯受体(PFBO-C12)手脚客体组分，并运用于全集中物太阳能电池中，使其光伏变更历程取得有效增加，能量效用获得有效培养（18.0%）。与此同时，聚富勒烯客体集中物也使全纠集物太阳能电池的光安全性和枯燥耐久性得到了有效汲引。这项做事注解，引入聚富勒烯步履客体组分，是实现高效、太平的三元全蚁合物太阳能电池的有效门路。
本文的第一作者是香港科技大学的于涵博士，共统一作为香港都邑大学博士生王焱，香港科技大学邹欣卉博士。特别报恩香港科技大学黄锦胜哺育在光物理表征方面的教化，答谢香港都市大学朱宗龙教授在柔性器件表征方面的训诲。
于涵，博士2017年本科毕业于北京大学化学与分子工程学院，随后参加香港科技大学化学系攻读研讨生，于2021年得到博士学位（导师：颜河教养）。毕业后取得香港特殊行政区改进科技署-刷新科技基金博士后协理项目，于香港科技大学连接博士后探讨至今。博士年光急急从事新型召集物光伏受体质料的设计与合成处事，着眼于寻求新型聚集物光伏受体之间的构效干系，在基于全蚁合物太阳能电池的效率与太平性方面博得了紧张的改造性商酌见效，并数次创设全聚积物太阳能电池的功效纪录。宣布SCI学术论文44篇，囊括以第一作者/配合第一作者/通讯作者揭晓在《Nature Communications》、《Advanced Materials》、《Angewandte Chemie》、《Joule》、《Advanced Energy Materials》、《Advanced Functional Materials》等期刊的19篇论文，引用赶过2000次，h-因子: 25。方今仍严重从事结合物受体质料的计划开荒，用于高效能、高宁静性、同时易于大范畴加工的柔性有机太阳能电池器件使用。
颜河，香港科技大学终生教育，能源探求院副院长，在有机电子质量界限有多年探究了解，曾树立著名的Polyera公司。2009年，颜河训诲课题组在《自然》杂志上颁布了一个高迁徙率的n型有机半导体高分子材料。此材料被誉为开启了“新晶体管时期”并登上了《自然》的封面。回到香港科大后，颜河教育从事有机太阳能范畴的斟酌，在以前几年中频仍粉碎有机太阳能电池的世界记载。颜河哺育的研究效力在2015年被美国国家可重生能源实验室收录进知名的“best research-cell efficiency chart”世界记录表。香港科技大学也成为40年来华夏第一个有幸录入“best research-cell efficiency chart”的高校。颜河教授共发表论文越过370篇，最近几年全豹18次在顶级期刊（Science、Nature及Nature系列期刊）宣布论文。2014年的Nature Communications和2016年的Nature Energy两篇论文被引用胜过3300和3100次，均是该期刊2014年来引用最高的论文。颜河教学是2020年腾讯科学搜索奖的50位获奖人之一，其连年来陆续入选Web of Science的高倍引学者，中选香港首届RGC Research Fellow。颜河教化已经扶植起一个以香港为中心的高度学科交错的国际性科研协作平台。
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