恭喜秦琳青同学的文章发表于Angewandte Chemie International Edition!

        有机太阳能电池（OSC）以其柔性、低成本、重量轻、可溶液加工等优点，近年来引起了人们的广泛关注。自二十世纪发展至今，能量转化效率（PCE）已经获得了巨大的提高，目前已经达到超过17%。PCE的提高是太阳能电池中最重要的指标，而提高效率的一种有效的手段就是通过构筑三线态材料来增加激子的寿命和扩散距离。
        与以往通过引入重原子来获得较大的旋轨耦合值不同，中国科学院大学黄辉教授团队，将扭曲D-A结构和大π共轭结构相结合，得到了三线态受体材料，将其运用于有机太阳能电池中，得到了超过15%的能量转化效率，提供了设计高效率有机太阳能材料的新途径。
        团队结合A-D-A’-D-A和扭曲结构，合成了如图1中的两个化合物H1和H2，结合Y6材料，在对其进行基本物化性质，如HOMO/LOMO能级和溶液薄膜吸收表征后，重点研究了其三线态性质。

        如图2所示，对三个材料H1，H2和Y6的瞬态发光寿命进行了研究。发现在298 K下的2-甲基呋喃中的寿命仅有11.67ns, 13.36ns和10.41ns，而77K下则分别达到了6.07μs, 8.15μs和 7.66μs,，说明其中有大量的三线态产生。同时对三个材料溶液中的瞬态吸收也进行了测试，发现在550nm 处的光致吸收寿命可以分别达到42μs, 55μs 和 41μs，佐证了大量三线态的存在。对三个材料纯膜中的磁光电流的实验出现了磁光电流随着磁场增加而降低的现象，表明其中存在着三线态-激子淬灭反应。而对三个材料纯粉末进行的电子共振实验中则出现了顺磁信号，印证了三线态的存在。这些证据有力表明，这三种由扭曲D-A结构构筑的受体材料是三线态材料

图2. a）298K 下H1，H2和Y6的荧光寿命；b）77K 下H1，H2和Y6的荧光寿命； c）H1 溶液的瞬态吸收光谱； d）550 nm 处的衰减寿命； e）H1，H2和Y6的磁光电流曲线； f）H1在黑暗和光照条件下的EPR谱图。
        接着将这三种材料制备了器件，获得了H2最高的效率可达15%，与明星材料Y6相媲美。然后对混合膜中三线态的作用进行了探讨。磁光电流实验中发现H2器件的磁光电流变化相比最大，表明其中CT态激子解离的效率最高，这也与J-V曲线中H2器件具备最高电流的现象相符合。在H1混合膜的瞬态吸收光谱中在大约640和850nm中出现了PIA信号，表明了D-A混合膜中CT态的现象。对信号最强770nm处的衰减寿命进行了拟合，可以达到65ns，可以认为是3CT的三线态激子。并同时借助EQE和EL曲线测量出H1器件中的CT态能量为1.35 eV，发现与T1态能量较为接近，于是可以认为接近的T1态和CT态能量可以促进T1向CT态的跃迁。

图3. a）H1，H2和Y6器件的J-V曲线；b）H1，H2和Y6器件的EQE曲线； c）H1，H2和Y6器件的磁光电流曲线； d）PBDB-T：H1混合膜的瞬态吸收光谱； e）PBDB-T：H1混合膜的瞬态吸收光谱中770nm处的衰减曲线； f）H1器件的EQE和EL曲线
        总之，作者合成了带有D-A扭曲和大π共轭共轭的受体材料H1和H2，同Y6一起结合瞬态荧光、瞬态吸收、TD-DFT、磁光电流、电子顺磁共振等手段进行了其三线态性质的本征表征，证明其是三线态材料，能产生大量的三线态。同时对其制备了器件，在取得高效率（＞15%）的同时，对其在混合膜中三线态的作用进行了讨论，发现其中能生成三线态激子并且被解离，促进了效率的提升。该工作为人们未来设计高效率三线态太阳能电池受体材料提供了全新的思路。

        这一成果近期发表在Angewandte Chemie上，中国科学院大学硕士研究生秦琳青、刘行正、博士后张昕为文章的共同第一作者，高峰、易院平、黄辉教授为通讯作者。
        DOI: 10.1002/anie.202006081 and 10.1002/ange.202006081