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，才兩年時間，被引用了2016次！平均每天被引用2-3次！
毫不夸張地說，這篇文章帶火了這個期刊。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Joule高影響因子貢獻(xiàn)巨大。
下面是Joule 創(chuàng)刊以來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
有機(jī)太陽能電池發(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緩慢增長期和2個快速增長期，而鄒應(yīng)萍教授發(fā)的這篇文章就是第2個增長期的來源，第2次激活了有機(jī)太陽能電池領(lǐng)域，讓領(lǐng)域內(nèi)的人重燃希望。
圖2. 有機(jī)太陽能電池效率發(fā)展圖2
下面知乎業(yè)內(nèi)人士對她這篇文章的評價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)的幾個主要課題組開始將重心放在了Y6小分子上?；瘜W(xué)所侯建輝研究員在Y6分子上開始做文章，通過分子修飾實現(xiàn)了單結(jié)有機(jī)光伏超過18%的效率（Adv.Mater.2020,32,1908205）。
同時，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,來闡明Y6小分子作為光伏受體的優(yōu)勢所在(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)計成為今后一段時間的
下面就是整個領(lǐng)域關(guān)注的Y6明星分子：
基于這種缺電子單元苯并噻二唑為核的DAD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)太陽能電池。
傳統(tǒng)非富勒烯受體的電子遷移率較低，擴(kuò)散長度短，這限制了活性層厚度，使得器件的開路電壓和短路電流此消彼長，效率難突破。
DAD稠環(huán)結(jié)構(gòu)可以有效拓寬材料吸收光譜，同時降低器件電壓損失；引入具有高遷移率的分子來修飾來提高電子遷移率，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：
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。
最后，作者為了驗證這個分子對提升有機(jī)太陽能性能的普適性，她找了不同團(tuán)隊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.光電實驗室認(rèn)證，獲得了14.9%的認(rèn)證效率。
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
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