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近期，湘潭大学化学学院沈平教授课题组基于新型小分子受体材料的高效三元聚合物太阳能电池板的研究成果，发表在《材料化学C》（一区TOP期刊，影响因子7.059），题目为“小分子/富勒烯受体合金：一种提高三元聚合物太阳能电池效率和热稳定性的有效策略”（Small-molecule/fullerene acceptor alloy: a powerful tool to enhance device efficiency and thermal stability of ternary polymer solar cells）。
图1 // 小分子受体IDT-OT的分子结构式和三元器件结构及工作机理示意图
该论文通过引入新型小分子受体材料IDT-OT构筑了高效三元聚合物太阳能电池，研究表明，小分子受体和富勒烯类受体间形成的合金是该三元体系的光伏性能和热稳定性提高的根本原因。研究证实，该受体合金之间同时存在能量转移和电荷转移，其工作机理目前文献罕见报道。论文第一作者硕士研究生尹攀，通讯作者是沈平教授。
由于能量转换效率的迅速提高，基于非富勒烯小分子受体材料的聚合物太阳能电池,成为当前新材料和新能源领域的研究热点和焦点。近两年，化学学院沈平教授课题组在新型小分子受体材料的构筑,及其在高效二元/三元聚合物太阳能电池器件制备方面,连续取得高水平的研究成果，先后在英国皇家化学学会的《材料化学A/C》（Journal of Materials Chemistry A/C）和美国化学会的《应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）等材料类顶级期刊发表研究成果。
早在2018年10月，该课题组就在基于小分子受体材料的高效三元聚合物太阳能电池方面的取得了很好的研究成果，在《材料化学A》（一区TOP期刊，影响因子11.301）上发表了题为“引入新型七环非富勒烯受体构筑高效厚膜和大面积的三元聚合物太阳能电池”（Achieving efficient thick active layer and large area ternary polymer solar cells by incorporating a new fused heptacyclic non-fullerene acceptor）的研究论文，验证了三元体系在有机太阳能电池的大规模生产制备方面具有很大的应用潜力。
图2 // 构建三元器件的材料分子结构式、器件结构及其光伏性能
去年12月，沈平教授课题组在美国化学会《应用材料与界面》（一区TOP期刊，影响因子8.758）上发表了题为“基于二茚并吡嗪单元的中等带隙的A-π-D-π-A型小分子受体材料用于构筑非卤代溶剂加工的高效聚合物太阳能电池”（Nonhalogenated-Solvent-Processed Efficient Polymer Solar Cells Enabled by Medium-Bandgap A-π-D-π-A Small-Molecule Acceptors Based on 6,12-Dihydro-diindolo[1,2-b:10,20-e]pyrazine Unit）的研究论文。
图3 // 基于二茚并吡嗪单元的小分子受体的分子结构式和光伏性能
去年7月，课题组在《材料化学C》（一区TOP期刊，影响因子7.059）上发表了高水平成果“基于引达省并二噻吩非富勒烯受体材料的共轭侧链优化获得高效的聚合物太阳能电池”（Conjugated side-chain optimization of indacenodithiophene-based nonfullerene acceptors for efficient polymer solar cells），该研究成果为新型小分子受体材料光电性质的调控提供了一种新的设计思路，具有明显的理论研究价值和实际开发意义。
图4 // 含共轭侧链的引达省并二噻吩类小分子受体的分子结构式和光伏性能
上述发表的4篇论文均以我校化学学院为第一通讯单位，由沈平教授为第一通讯作者。沈平教授课题组一直开展高效有机/聚合物太阳能电池材料的开发和器件制备方面的研究工作。其课题组日常规模在6-9名硕士研究生，每年培养毕业2-3名硕士生。近年来，该课题组与中科院北京化学研究所李永舫院士、苏州大学崔超华副教授、北京化工大学张志国教授及我校化学学院谭松庭教授、翁超博士等开展了深入交流与合作， 现已发表研究论文40多篇（第一通讯作者），主持完成国家自然科学基金项目2项、湖南省教育厅项目3项和湖南省自然科学基金项目2项，参与获得湖南省自然科学二等奖2项。
