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高短路电流聚合物受体材料的开发及其在全聚合物太阳能电池中的应用

申报人：谢锐杰 申报日期：2025-05-26

基本情况

2025年批次
高短路电流聚合物受体材料的开发及其在全聚合物太阳能电池中的应用 学生申报
创新训练项目
工学
能源动力类
学生来源于教师科研项目选题
一年期
具有成本效应高、柔性器件等优势的有机太阳能电池（OSCs），已经成为传统硅基半导体太阳能电池一种很有潜力的能源补充技术，其已经成为面向碳中和的重要研究方向之一。目前，OSCs的光电转化效率（PCE）已经突破了19%，但是其器件稳定性与传统硅基电池有很大差距。长期稳定工作的全聚合物太阳能电池（all-OSCs），正是弥补OSCs商化进程中的最后一环。因此，采用新的分子设计兼顾吸光、能级和形貌调控实现all-OSCs综合性能的提升，是OSCs的关键科学问题。
2024年大学生创新创业、2024年“互联网+”、中国国际大学生创新创业大赛（2025）
广西自然科学基金面上项目1项，在研；电磁化学功能物质广西区重点实验室主任基金2项，在研；广西自然科学基金项目2项，结题。
指导老师实时对每个阶段进行指导，提供相应的实验平台，全力支持本项目的完成。
区级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
谢锐杰 化学与生物工程学院 能源化学工程 2023 整理实验数据，撰写相关论文、统筹工作安排
李海明 化学与生物工程学院 能源化学工程 2023 查阅图书及文献，技术研发
黄琼娇 化学与生物工程学院 能源化学工程 2023 市场调研及做实验
覃日佳 化学与生物工程学院 能源化学工程 2023 做实验和撰写项目结题报告
潘建东 化学与生物工程学院 能源化学工程 2023 查阅文献和做实验

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
李玲 化学与生物工程学院 否
海杰峰 化学与生物工程学院 否

立项依据

  通过光伏效应清洁的利用太阳能技术已经成为面向碳中和的重要研究方向。目前硅基等太阳能电池已经占据着商业市场的大部分份额，但由于其生产工艺复杂、能耗大、污染多、非柔性衬底等问题，限制该类电池大面积多场景应用。随着物联网的快速发展，具有成本效应高、大面积和柔性器件、溶液化处理等优势的全聚合物太阳能电池（all-OSCs），已经成为传统硅基半导体太阳能电池一种很有潜力的能源技术代替品[1]。
  虽然目前all-OSCs的光电转化效率（PCE）已经突破了17%[2]，但是从实验室小面积器件到产业化大面积模组还有诸多问题需要解决。OSCs活性层材料在近红外区域对光捕获能力不足，激子解离和电荷传输效率低、分子堆积效果不理想等问题都制约了all-OSCs的进一步发展。因此，采用新的分子设计和引入新的结构单元兼顾吸光、能级、迁移率和形貌调控实现all-OSCs综合性能的提升，是其关键问题。 
(1) 聚合化非富勒烯稠环电子受体材料的设计合成与结构表征
  本课题为申请人前期在Y型非富勒烯稠环电子受体（FREA）材料结构修饰工作的深入研究和拓展，创新性对BTP-Se分子进行深层次分子工程，合成一系列具有高短路电流的聚合化材料（poly-FREA），构建高性能的all-OSCs。分子设计包含三个层次：不对称结构中π桥单元的替换，引入单溴取代氰基茚酮端基，聚合化FREA材料（如图1所示）。FREA中由引入不同π桥单元构建的不对称结构，有利于增强分子间的偶极-偶极作用，促进π-π堆积，提高载流子传输，降低能量损失；聚合化FREA材料，得到一系列具有高短路电流的poly-FREA材料并应用于all-OSCs。探索并优化各步骤中间体和目标聚合物的合成路线，对中间体和目标聚合物的结构进行表征（如核磁共振、元素分析和高分辨质谱和凝胶渗透色谱等），对目标聚合物进行溶解性、结晶性和分子量分布进行考察。
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         图1 本项目拟开发的poly-FREA材料的多层次分子工程示意图

(2) Poly-FREA材料的理化性质研究
  对目标Poly-FREA材料的溶液和薄膜进行紫外-可见-近红外（UV-vis-NIR）吸收光谱和荧光光谱分析，考察其光学带隙和吸收光谱的变化规律；利用差式扫描量热法（DSC）和X射线衍射（XRD）考查Poly-FREA材料的热学稳定性及结晶特性；通过电化学循环伏安法获得Poly-FREA材料的HOMO和LUMO能级，结合理论计算（DFT）考察其能级的变化规律；采用空间电荷受限电流法（SCLC）测定Poly-FREA材料纯膜以及共混膜的载流子传输性能；进一步分析结构修饰对此类Poly-FREA材料在溶解度、能级、光学带隙、热稳定性、结晶性和载流子传输性能等方面的变化规律。系统研究π桥单元的替换以及共轭单元结构的选择，对Poly-FREA材料的电子特性的影响规律。
(3) 单结二元all-OSCs的光伏性能和形貌研究
  All-OSCs的能量损失主要来源两个方面：活性层的电荷产生过程和电荷再复合过程（Chem 2020, 6(9), 2147-2161）。提高OSCs的能量转化效率，需要采取减小能量损失的策略，充分考虑材料的结构设计、给受体材料的匹配和器件结构。与聚合物/富勒烯衍生物相比，Y型FREA材料匹配聚合物共混制备器件在降低能量损失方面具有先天优势，Y6分子具有和无机电池相媲美的非辐射损失（0.25 eV）（Joule 2019, 3(4), 1140-1151），绝大部分高性能OSCs都是基于Y系列FREAs。我们通过设计一系列FREA材料，之后将其聚合化，筛选能与高性能聚合物給体吸光互补、能级匹配的聚合物受体材料，共混制备单结二元all-OSCs（如图2所示），通过器件工程优化最终实现高稳定性且光伏效率超过18%的all-OSCs。结合扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、掠入射X射线广角散射（GIWAXS）和软X射线技术（RSoXS）等表征技术对活性层进行相分离形貌和结晶性进行系统研究，揭示这类Poly-FREA材料在all-OSCs体系中的作用机制和形貌变化规律。结合光伏器件和瞬态光生电压等器件物理检测技术，分析体系的物理动力学过程和基态复合机制，揭示电池器件的能量损失作用机制，为高效率all-OSCs在Poly-FREA材料的分子设计上提供理论指导。
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          图2 单结二元all-OSCs器件结构和聚合物构效示意图
 

  伴随着非富勒烯稠环电子受体（FREA）材料和聚合物电子给体料的飞速发展、器件物理深入理解，基于FREA的有机太阳能电池（OSCs）的能量转化效率（PCE）已经突破了19%[3-5]。但是目前一些研究表明这些高效率光伏体系的长期稳定性不足，主要受限于FREA材料的本征结构[6]。与FREA体系相比，由聚合物给体和聚合物受体材料构成的全聚合物太阳能电池（all-OSCs）展现出一些显著优势，更好的溶液加工性能、光热稳定性、膜厚不敏感以及大面积刮涂工艺[7-9]。尽管通过分子结构设计all-OSCs的PCE已经超过了17%[2,10-12]，仍然落后于基于FREA的OSCs，主要归因于缺乏高效的近红外聚合物受体材料和不太理想的共混微晶形貌。
  All-OSCs的历史可以追溯到1995年Holmes组开发的聚合物受体CN-PPV[13]，这类电池的效率基本维持在到4~5%水平，其中使用广泛最具代表性的聚合物受体N2200的PCE通过匹配吸光互补的中等带隙聚合物给体PTzBI-Si才接近12%[14,15]，这类材料在近红外区低吸光系数限制了其光电流的进一步提升[8]。因此，增强聚合物分子在近红外区域（700~1000 nm）的光子利用率，All-OSCs的光伏性能可以进一步提升。 
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         图3 近几年代表性高效FREA和聚合物受体材料结构及其器件参数
  为了解决上述弱近红外吸光问题，2017年李永舫组首次提出聚合化FREA策略，以溴化取代端基的FREA分子IDIC和单噻吩共聚得到聚合物PZ1，其在近红外区级有强烈吸收，载流子迁移率和能级轨道分布可以通过选用不同的FREA单元有效调控，基于poly-FREA的All-OSCs效率达到9.19%[16]。2019年中南大学邹应萍组在报道一种A-DA’D-A型FREA明星分子Y6[17]，以苯并噻二唑为缺电子稠环中心核，二氟取代氰基茚酮（2FIC）为端基（如图3所示），光学带隙（Egopt）下降到1.33 eV；通过匹配新型聚合物和器件优化，基于Y6的OSCs效率突破了18%[18-20]。聚合化FREA选用Y6单元作为前聚体，使得All-OSCs效率一下突破了15%，同时这类基于Y6单元的聚合物展现出了很好的热稳定性和膜厚不敏感性[21]。当吸电子端基上引入不同数量的F，可以进一步降低聚合物化FREA的Egopt，短路电流密度（JSC）明显提升，最终实现超过17%效率[2]。图3汇总了近几年高效FREA和聚合物受体材料结构及其器件性能参数。
  尽管聚合化FREA在all-OSCs领域取得了巨大的成功，效率超过15%的聚合物受体材料还是只有少数的几种，同时它们的光学带隙仍然限制在1.40~1.50 eV，目前减小聚合化FREA光学带隙的方法仅有在吸电子氰基取代茚酮单元引入F原子（PY2F-T带隙为1.37 eV），这极大限制了All-OSCs JSC和PCE的提升。因此，开发具有超窄带隙的高效聚合化FREA对于提升all-OSCs的大面积光伏模组有着重要意义。
  非中心对称结构也是FREA材料分子骨架设计的一个重要策略，通过不对称结构分子间的偶极-偶极作用，增强分子间的π-π堆积、优化活性层形貌、提升器件填充因子（FF），最终提升电池性能。Jen组在Y6缺电子中间核的一边扩环了一个噻吩得到不对称Z构型分子BTP5T-4F，抑制其非辐射能量损失，总能量损失降低到0.53 eV，Voc得到提升，最终三元器件的PCE达到17.2%[22]。黄飞组通过将Y6一个吡咯环上的2-乙基-己基烷基替换成更长支链的2-己基-癸基得到不对称FREAs分子EH-HD-4F，其单结二元器件效率提升至18.38%[23]。但是，目前通过非中心对称工程来增强all-OSCs短路电流的研究没有报道。因此，通过非中心对称π桥工程优化稠环电子受体结构，增强其近红外区域吸光，调控能级，优化共混膜形貌，采用聚合化FREA策略，提升给/受体材料间有效的激子解离和电荷传输，降低能量损失，是突破all-OSCs能量转化效率瓶颈的有效途径。 
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            图4 申请人课题组最近开发的BTP-Se的分子结构、形貌和光伏性能表征
  为了解决上述一些问题，申请人课题组近期在不对称Y系列FREAs的结构修饰方面开展了一些工作。首先在Y6分子的稠环中心核和2FIC端基之间插入不同数量（1~4）的乙烯基π桥，得到一系列乙烯基π桥修饰的超窄带隙Y系列FREAs。随插入π桥数量的增加，它们的HOMO能级逐渐的提升而最低未占有分子轨道（LUMO）能级只有略微的下降，Egopt显著减小；当只插入一个乙烯基π桥得到的不对称FREA分子BTP-1V-2F，HOMO和LUMO能级比Y6略微上升，但是其吸光范围拓宽了52 nm，与PM6共混制备的单结二元器件获得14.24%的效率，这也是基于超窄带隙（Egopt ≤1.29 eV）FREA的单结二元OSCs最高效率之一[24]；在此基础上我们还采用杂稠环策略，将中心缺电子核的苯并噻二唑替换成苯并硒二唑单元，合成一种新的FREA分子BTP-Se（结构如图2所示），其紫外-可见-近红外光谱吸光边缘拓宽至1000 nm，Egopt降低至1.24 eV，当其与PBDB-T共混制备二元器件，PCE为14.2%，这是基于PBDB-T二元器件的最高值之一，其器件的Jsc达到28.66 mA cm-2，这是所有单结二元OSCs最高值[25]。申请人通过梳理文献发现，报道超高Jsc值基本都是通过三元共混或者叠层器件实现[26-28]，如果能通过分子工程对BTP-Se分子的π桥进一步优化结构，保持超高Jsc的同时有效提升开路电压和填充因子，采用聚合化FREA策略应用于all-OSCs，其器件效率还有很大的提升潜力。
  本项目针对缺乏高性能poly-FREA受体材料问题，申请人拟对课题组前期开发的FREA分子BTP-Se开展多层次分子工程：不对称结构中π桥单元的替换，引入单溴取代氰基茚酮端基，与不同单元聚合化FREA，最终获得一系列具有超高短路电流的聚合物受体材料。通过调控分子结晶性、能级、吸光和均衡电荷传输性能，筛选和高性能聚合物给体材料（PM6、D18和PBDB-T）匹配的poly-FREA，制备二元电池并优化，实现超高电流密度效率18%以上的all-OSCs。本项目全面考察不对称π桥单元对poly-FREA吸收光谱、能级、固相聚集性能的调控，揭示受体材料分子结构对活性层的载流子迁移率、相分离形貌和光伏性能的影响规律；研究其与聚合物給体配伍因素，结合器件工程探究电池器件能量损失机制。本项目深化分子工程提高光伏性能的研究理念，对探索解决高效率全聚合物太阳能电池的关键科学问题和推动全聚合物太阳能电池应用研究具有重要意义。
参考文献
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       Y型FREA材料在OSCs领域取得了巨大成功，PCE已经超过19%，但是这类电池器件的长期稳定性不足和对膜厚的极度敏感，极大限制了此类高性能OSCs的大规模使用，而生产成本相对低、光热稳定性好，膜厚容忍度高的all-OSCs，由于缺乏高性能poly-FREA材料，其电池效率低于基于FREA的OSCs。本项目拟对课题组前期开发的具有超高短路电流密度的FREA分子BTP-Se开展多层次分子工程：不对称结构中π桥单元的替换，引入单溴取代氰基茚酮端基，聚合化FREA。最终获得一类具有超高短路电流密度的poly-FREA材料，强化分子工程提升all-OSCs效率的普适性，为高效率的all-OSCs提供实验参考和理论指导。
 (1) Poly-FREA材料的合成与结构表征
  基于申请人课题组最近对Y型FREA小分子修饰的成功经验，拟通过分子工程对可以获得超高Jsc（28.66 mA cm-2）的BTP-Se分子结构进行深度优化：不对称结构中π桥单元的替换，引入单溴取代氰基茚酮端基，聚合化FREA（如图1所示）。实现精细调控poly-FREA材料的光谱吸收、带隙、分子轨道能级、溶解性、结晶性和载流子迁移率等性能参数，筛选与高性能聚合物给体材料匹配，最终构建高效all-OSCs。
  近年来不对称稠环受体逐渐引起研究人员的广泛关注，不对称结构分子间的偶极-偶极作用，有利于分子间的π-π堆积、优化活性层形貌、提升器件填充因子，降低器件能量损失，最终提升电池性能（Adv. Energy Mater. 2020, 2003141；Adv. Energy Mater. 2020, 2003177；Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 3238-3246；Adv. Energy Mater. 2019, 1900999）。绝大部分的不对称结构FREAs是由中间稠环的非镜面对称、以及两端端基不同和不同烷基侧链造成的。通过π桥工程促成FREAs不对称结构的报道很少。申请人课题组最近也成功开发了一种通过在中心稠环核与一侧吸电子端基间引入单个乙烯基π桥的方法，得到不对称稠环电子受体BTP-Se，它有效拓展吸收光谱，上升的HOMO能级使其与PBDB-T很好的匹配，基于PBDB-T/BTP-Se活性层的二元器件获得了超高的Jsc（28.66 mA cm-2），最终器件效率达到14.2%。我们可以大胆预测替换不同的π桥单元，进一步的调控分子吸光、能级以及结晶性，将其聚合化FREA，可以构建高效率all-OSCs。具体合成路线如图5所示。七元稠环核化合物1经NBS溴化得到单边溴化产物2，接着与π桥单元的硼酸酯发生偶联反应，得到不对称化合物3，在LDA和作用下和DMF反应得到双醛化合物4，与IC-Br端基经Knoevenagel缩合反应，得到前聚体分子M，最后与锡化的硒酚交替共聚得到一系列poly-FREA材料。对各步骤中间体以及最终目标聚合物进行化学结构表征（核磁共振、元素分析、高分辨质谱等技术和凝胶渗透色谱），优化各步骤反应条件。
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         图5 poly-FREA受体材料的合成路线
 (2) Poly-FREA材料的理化特性测试
   a. 通过紫外-可见-近红外光谱仪检测poly-FREA材料的光学吸收特性；
   b. 通过DSC和热重分析（TGA）检测poly-FREA材料的热稳定性；
   c. 通过电化学循环伏安法（CV）检测poly-FREA材料的电化学性能；
   e. 通过接触角测试仪检测poly-FREA材料的表面张力；
   f. 通过空间电荷受限电流法（SCLC）测定poly-FREA材料薄膜和共混膜的载流子迁移率等。
  总结分析不同π桥单元替换结构修饰对目标poly-FREA材料的光谱吸收范围、带隙、能级、热稳定性、结晶性和载流子迁移率的调控作用，结合分子模拟计算揭示poly-FREA材料结构与薄膜特性之间的构效关系，为分子进一步优化设计提供理论指导。
(3) All-OSCs器件性能研究
  采用ITO/PEDOT:PSS/活性层/PNDIT-F3N/Ag结构的正向器件。筛选合适HOMO/LUMO能级的目标聚合物，与高效聚合物給体材料（PM6、D18、PBDB-T）匹配，制备单结二元all-OSCs器件，调整活性层给受体共混比例、溶剂的选择、高沸点添加剂的选择、褪火处理条件等器件优化工艺，考察共混层厚度、形貌对光伏特征参数的影响规律，探索目标poly-FREA材料的光伏潜力。采用SEM、AFM、GIWAXS和RSoXS等对活性层进行相分离形貌、结晶性能和分子取向堆叠进行研究，结合飞秒时间分辨荧光和飞秒瞬态吸收等超快光谱，研究器件中光生载流子动力学过程，揭示光伏器件能量损失的机制，通过器件工程对活性层、界面层进行调控和修饰，探索减少界面电荷复合的器件策略，实现高效率All-OSCs的光伏器件。

根据前文所述实验方案，技术路线如图6所示
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      图6 本课题拟采取的总技术路线图
 (1) 探索π桥单元对poly-FREA材料的溶解性、结晶性、光谱吸收、载流子传输性能和相分离形貌影响的一般性规律；
 (2) 阐明poly-FREA材料结构和光伏性能间的构效关系，阐明制约all-OSCs性能提升的关键因素，为高效率all-OSCs的材料设计提供新思路。
预期成果
  1、合成一系列具有高短路电流密度的高效全聚合物太阳能电池受体材料；
  2、总结项目研究成果，发表一篇高影响力SCI论文。

 (1) 2024年12月1日-2025年2月28日
  a. 完成poly-FREA材料的合成，优化反应路线；
  b. 完成对这类poly-FREA材料的化学结构表征。
 (2) 2025年03月1日-2025年12月31日
  a. 完成这类poly-FREA材料的全聚合物电池器件制备和光伏特性表征；
  b. 整理所有数据，阐明分子工程调控聚合物受体材料性能的途径，解释分子工程提升全聚合物电池效率的内在机制。 
1. 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
  申请人所在项目组长期从事高性能太阳能电池的活性层材料开发与应用。目前，取得了一系列创新性研究成果，形成了自己团队的研究特色，为本项目的研究奠定了扎实的研究基础，并在在Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Science China Chemistry, Chemical Communications等SCI期刊，以第一或者通讯作者身份发表论文三十余篇。如果将超高电流非富勒烯小分子通过分子工程优化合成poly-FREA，应用于全聚合物太阳能电池，必将获得较好的研究成果。
与本申请项目主要相关的工作和研究成果如下：
 （1）含氧族原子支化侧链修饰的NFA材料
  如图7所示，申请人课题组在Y6-BO分子结构上，将缺电子稠环单元外侧直链烷基替换成含氧族元素支链（2-丁基辛氧基或2-丁基辛硫基）。与对称烷氧/烷硫基支化侧链的NFA分子（BTP-2O和BTP-2S）相比，具有一个烷氧侧链和一个烷硫基侧链的不对称NFA分子（BTP-O-S）展现出适中的吸光范围和前线分子轨道能级、适度的溶解性和结晶性。得益于增强的π-π堆积效应和提升的电荷传输，基于PM6:BTP-O-S的OSC器件，VOC（0.912 V）和JSC（24.5 mA cm-2）得到很好均衡的同时，FF提升到0.775，其PCE达到17.3%，明显高于基于PM6:BTP-2O（16.1%）和PM6:BTP-2S（16.4%）的OSC器件，这是当时VOC超过0.9 V器件的最高效率之一。该工作展示了一种通过协同烷氧基支化侧链和烷硫基支化侧链减轻电压损失提升FF获得高效OSCs的策略（Advanced Functional Materials 2023, 33, 2213429）。在此基础上，我们还通过多卤素取代端基工程，研究了不同吸电子端基对绿色溶剂制备单结二元OSCs的光伏性能影响，通过工艺优化，最终基于此类NFA的器件效率提升到接近18%，这是当时绿色溶剂制备基于不对称NFA的单结二元OSCs的最高值之一（Chemical Engineering Journal, 2023, 462, 142178），如图8所示。
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图7 基于含氧族元素支化侧链修饰NFA材料OSCs的光伏性能和形貌表征 

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图8 基于不同端基修饰不对称NFA材料OSC的光伏性能和形貌表征

  同时，申请人课题组与合作者开发的溶剂诱导抗聚集策略应用于优化电子传输层PDINN，基于PM6:L8-BO的OSC器件效率达到19%，并且展示出很好的稳定性（Advanced Energy Materials 2022, 13(1), 2203009），如图9所示。
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图9 基于溶剂-诱导抗聚集策略优化传输层电子传输性能OSCs的光伏性能表征
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图10 基于不同芳核NFA分子材料的OSC光伏性能表征
  此外，申请人通过芳核工程将不对称分子BTP-S中心稠环核苯并噻二唑（BT）替换成苯并三氮唑（BTz）和苯并硒二唑（BSe），成功得到新型稠环小分子材料BTP-N和BTP-Se（如图10，Chemical Engineering Journal 2022, 430, 132830），得益于不对称的分子结构和杂稠环替换作用，基于PBDB-T:BTP-Se活性层的单结二元OSC的效率达到14.20%，Jsc达到28.66 mA/cm2，是当时基于NFA单结二元OSC电池器件的最Jsc值之一。
（2）课题组近期发表相关SCI论文：
1) J. Hai*, Y. Song, L. Li, X. Liu, X. Shi, Z. Huang, G. Qian, Z. Lu, J. Yu, H. Hu*, S. Chen*. High-Efficiency Organic Solar Cells Enabled by Chalcogen Containing Branched Chain Engineering: Balancing Short-Circuit Current and Open-Circuit Voltage, Enhancing Fill Factor. Advanced Functional Materials 2023, 33, 2213429. (SCI一区top, IF=19)
2) 32. X. Song*, Y. Song, H. Xu, S. Gao, Y. Wang, J. Li, J. Hai*, W. Liu*, W. Zhu*. Solvent-Induced Anti-Aggregation Evolution on Small Molecule Electron-Transporting Layer for Efficient, Scalable, and Robust Organic Solar Cells. Advanced Energy Materials 2023, 13, 2203009. (SCI一区top, IF=27)
3) 31. J. Hai#*, L. Li#, Y. Song#, X. Liu, X. Shi, Z. Wang, X. Chen, Z. Lu, X. Li, Y. Pang, J. Yu*, H. Hu*, S. Chen*. Ending Group Modulation of Asymmetric Non-Fullerene Acceptors Enables Efficient Green Solvent Processed Organic Solar Cells. Chemical Engineering Journal 2023, 462, 142178. (SCI一区top, IF = 15)
4) 30. Z. Zhong, X. Liu, L. Li, Z. Han, Y. He, X. Xu, J. Hai*, R. Zhu, J. Yu*. An asymmetric A-D-π-A type non-fullerene acceptor enables high-detectivity near-infrared organic photodiodes. Science China Chemistry 2023, 66(1), 242-250. (SCI一区top, IF=9.6)
5) 29. H. Wu#, X. Yin#*, L. Lu, J. Song, L. Hu, Y. Jin, Z. Su, J. Hai*, Z. Li*. Cation and anion optimization of ammonium halide for interfacial passivation of inverted perovskite solar cells. Chemical Communications 2023, 59(41): 6183-6186. (SCI二区top, IF=4.9)
6) 28. Y. Song#, Z. Zhong#, L. Li, X. Liu, J. Huang, H. Wu, M. Li, Z. Lu, J. Yu, J. Hai*. Fused-Heterocycle Engineering on Asymmetric Non-Fullerene Acceptors Enables Organic Solar Cells Approaching 29 mA/cm2 Short-Circuit Current Density. Chemical Engineering Journal 2022, 430, 132830. (SCI一区top, IF = 15)
7) 27. J. Hai#, H. Wu#, X. Yin#*, J. Song, L. Hu, Y. Jin, L. Li, Z. Su, Z. Xu, H. Wang, Z. Li*. Dopant-Free Hole Transport Materials Based on a Large Conjugated Electron-Deficient Core for Efficient Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials 2021, 31(51), 2105458. (SCI一区top, IF = 19)
8) 26. J. Hai#, S. Luo#, H. Yu#, H. Chen, Z. Lu, L. Li*, Y. Zou*, H. Yan*. Achieving Ultra-Narrow Bandgap Non-Halogenated Non-Fullerene Acceptors Via Vinylene Π-Bridges for Efficient Organic Solar Cells. Materials Advances 2021, 2(6), 2132-2140. (IF=5)
9) 25. J. Hai#, W. Zhao#, S. Luo, H. Yu, H. Chen, Z. Lu, L. Li*, Y. Zou*, H. Yan*. Vinylene Π-Bridge: A Simple Building Block for Ultra-Narrow Bandgap Nonfullerene Acceptors Enable 14.2% Efficiency in Binary Organic Solar Cells. Dyes and Pigments 2021, 188, 109171. (SCI二区)


  申请人课题组依托于桂林理工大学“广西电磁化学功能物质广西区重点实验室”，具备了充分充足的科研硬件条件，整体科研实力雄厚。具备关键实验设备，比如手套箱、太阳能电池特性测试系统（太阳光模拟器91192-1000、太阳能电池测试系统SCS100、Keithley 2400）、电阻真空镀膜仪、紫外臭氧清洗机、电化学工作站、红外光谱仪、荧光光谱仪、紫外可见光谱仪、示差扫描量热仪、热重分析仪、高效液相色谱、超导核磁共振仪（500 MHz）、凝胶渗透色谱仪、透射电子显微镜、扫描电镜、原子力显微镜、光电子能谱仪、拉曼光谱仪以及X射线衍射仪。总的来讲，在小分子/聚合物的合成表征和太阳能电池器件组装方面已经具备完善的实验条件。 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 无 3000.00 7000.00
1. 业务费 6000.00 无 1000.00 5000.00
（1）计算、分析、测试费 2000.00 材料表征 1000.00 1000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 2000.00 无 0.00 2000.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 2000.00 论文版面费 0.00 2000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 4000.00 无 2000.00 2000.00
结束

用户单位： 桂林理工大学        

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