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撐起一個(gè)期刊

2019年，一篇Joule文章橫空出世，題目為：Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core¹，作者是中南大學(xué)鄒應(yīng)萍教授課題組。

這篇文章有多火呢？2021年9月谷歌學(xué)術(shù)顯示如下，才兩年時(shí)間，被引用了2016次！平均每天被引用2-3次！

2年被引用2016次！一篇文章，撐起一個(gè)期刊，激活一個(gè)領(lǐng)域！

圖1. 文章檢索結(jié)果

毫不夸張地說(shuō)，這篇文章帶火了這個(gè)期刊。Joule是《Cell》在2017年創(chuàng)的姊妹刊，2020年影響因子才29分，2021年的影響因子直接飆到了41分，提升40%以上。鄒應(yīng)萍發(fā)的這篇文章2016次被引量至少能頂40篇，對(duì)Joule高影響因子貢獻(xiàn)巨大。

下面是Joule 創(chuàng)刊以來(lái)引用最高的五篇文章，鄒應(yīng)萍的文章引用次數(shù)超第二名1257次，實(shí)力充分體現(xiàn)，一騎絕塵。

1. Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core。2016次

2. Single-Atom Catalysts: Synthetic Strategies and Electrochemical Applications。759次

3. Methylammonium Chloride Induces Intermediate Phase Stabilization for Efficient Perovskite Solar Cells。515次

4. Advancing Lithium Metal Batteries。453次

5. Metal-Organic-Framework-Based Materials as Platforms for Renewable Energy and Environmental Applications。436次

激活一個(gè)領(lǐng)域

有機(jī)太陽(yáng)能電池發(fā)展了20多年，現(xiàn)在世界效率是18.2%，如下圖所示，主要經(jīng)歷了2緩慢增長(zhǎng)期和2個(gè)快速增長(zhǎng)期，而鄒應(yīng)萍教授發(fā)的這篇文章就是第2個(gè)增長(zhǎng)期的來(lái)源，第2次激活了有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，讓領(lǐng)域內(nèi)的人重燃希望。

圖2. 有機(jī)太陽(yáng)能電池效率發(fā)展圖²

下面知乎業(yè)內(nèi)人士對(duì)她這篇文章的評(píng)價(jià)³：

2019年，鄒應(yīng)萍教授課題組在之前的一系列基礎(chǔ)工作上成功制備了A-D-A型Y6小分子，成為二十一世紀(jì)最具潛力的有機(jī)受體小分子(Joule, 2019,DOI:10.1016/j.joule.2019.01.004)。

領(lǐng)域內(nèi)的幾個(gè)主要課題組開(kāi)始將重心放在了Y6小分子上。化學(xué)所侯建輝研究員在Y6分子上開(kāi)始做文章，通過(guò)分子修飾實(shí)現(xiàn)了單結(jié)有機(jī)光伏超過(guò)18%的效率（Adv.Mater.2020,32,1908205）。

同時(shí)，侯劍輝硏究員和陳永勝教授分別發(fā)表理論硏究性綜述文章，硏究分子的構(gòu)效關(guān)系,來(lái)闡明Y6小分子作為光伏受體的優(yōu)勢(shì)所在(Reports on Progress in physics, 2020DOI:10.1088/1361-6633/ab90cf.;“Acceptor-donor-acceptor type molecules for high performance organic photovoltaics-chemistry and mechanism” Xiangjian Wan, Chenxi Li, Mingtao Zhang Yongsheng Chen*，Chem Soc. Rev, 2020.)

蘇州大學(xué)、香港科技大學(xué)等也有相應(yīng)的工作進(jìn)展跟進(jìn)( Highly Efficient All-Small- Molecule Organic Solar Cells with Appropriate Active Layer Morphology by side Chain Engineering of Donor Molecules and Thermal Annealing, AM, 2020; Alkyl Chain Tuning of Small Molecule Acceptors for Efficient Organic Solar Cells, Joule)，領(lǐng)域內(nèi)大部分人都把20%的效率寄托在Y6分子上。

在沒(méi)有新型明星分子產(chǎn)生之前,Y6的后修飾與基于Y6分子上的器件優(yōu)化與設(shè)計(jì)成為今后一段時(shí)間的

明星分子Y6介紹

下面就是整個(gè)領(lǐng)域關(guān)注的Y6明星分子：

圖3. Y6分子及效率圖

基于這種缺電子單元苯并噻二唑?yàn)楹说腄AD結(jié)構(gòu)稠環(huán)的A-DAD-A型非富勒烯有機(jī)受體光伏材料，鄒應(yīng)萍教授制備了能量轉(zhuǎn)換效率突破15%的有機(jī)太陽(yáng)能電池。

科學(xué)問(wèn)題：

傳統(tǒng)非富勒烯受體的電子遷移率較低，擴(kuò)散長(zhǎng)度短，這限制了活性層厚度，使得器件的開(kāi)路電壓和短路電流此消彼長(zhǎng)，效率難突破。

解決思路：

DAD稠環(huán)結(jié)構(gòu)可以有效拓寬材料吸收光譜，同時(shí)降低器件電壓損失；引入具有高遷移率的分子來(lái)修飾來(lái)提高電子遷移率，并進(jìn)一步增拓寬材料的吸收邊。使得Y6具有較強(qiáng)的吸收和較窄的帶隙以及優(yōu)異的電子遷移率。引入烷基鏈可改善溶解性，具體合成步驟如下：

圖4. Y6合成路徑

GIWAXS表征可以看到薄膜的面內(nèi)外取向性，這是普通XRD做不到的。如下圖，GIWAXS圖表明PM6:Y6的薄膜的面外取向增加，這有利于載流子傳輸。

圖5. GIWAXS表征

最后，作者為了驗(yàn)證這個(gè)分子對(duì)提升有機(jī)太陽(yáng)能性能的普適性，她找了不同團(tuán)隊(duì)制備了正向和反向的器件，重復(fù)性良好，且最高效率為15.7%；器件送往Enli Tech.光電實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，獲得了14.9%的認(rèn)證效率。

2年被引用2016次！一篇文章，撐起一個(gè)期刊，激活一個(gè)領(lǐng)域！

圖6. 太陽(yáng)能電池的器件性能

參考文獻(xiàn)

1. Yuan, Jun, et al. “Single-junction organic solar cell with over 15% efficiency using fused-ring acceptor with electron-deficient core.” Joule 3.4 (2019): 1140-1151.

2. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html

3. https://www.zhihu.com/question/ 429595744/answer/1567582767

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/11/16c968da97/

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