在当今化石燃料日趋减少情况下，面对能源的巨大需求和日趋严重的环境污染问题，越来越多的人将目光投向了太阳能这个取之不尽、用之不竭的能源宝库。太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转换成电能的装置，只要被满足在一定光照条件下，瞬间就可以输出电压及在有回路的情况下产生电流。

有机太阳能电池（OSCs）具有低成本、质量轻、超薄、柔性、易于大面积制备等诸多优点，具有广阔的应用前景。近年来，我国科学家在有机太阳能电池领域进行着不断的探索，致力于推动高能量转换效率、高稳定性、可大规模生产的有机太阳能电池的问世。

太阳能电池的广阔应用 图源：化学通讯

设计新型高性能非富勒烯受体（NFAs）是有机太阳能电池（OSCs）发展的关键驱动力，越来越多的研究聚焦于此。研究发现，高沸点溶剂（HBPSs）不仅具有更合适的粘度以形成均匀的膜，而且可以有效改善大面积活性层的形态。因此，开发适用于HBPSs制备的新型高性能NFAs对于OSCs的大规模生产发展是非常重要的。

近日，海南大学迟伟杰教授团队与合作者通过L8-BO的端基氯化，设计并合成了一种新型NFA：BOEH-4Cl。在此之前，研究人员通过密度泛函理论（DFT）系统地计算了BOEH-4Cl的结构和电子性质。结果表明，BOEH-4Cl比L8-BO具有更小的电子重组能和更低的激子库仑能，这有利于激子解离和电荷传输，从而减少能量损失。

光谱数据与光伏性能

值得注意的是，在合成出BOEH-4Cl之后，对于该分子的光吸收、能级和电荷传输特性方面，实验结果与计算结果非常吻合。基于BOEH-4Cl的优化器件的最佳效率为17.4%，是经HBPSs处理的二元OSCs器件的最高效率之一。这项工作表明，通过低成本的理论化学计算可以加速开发新型高性能NFAs。

瞬态吸收光谱与电致发光外量子效率数据

综上，该工作不仅开发了一种新型高性能NFAs，同时也为OSCs的大规模工业化生产提供了新策略。相关研究成果最新发表于国际TOP期刊Journal of Materials Chemistry A上，题为“Computational Chemistry-Assisted Design of Non-Fullerene Acceptor Enables 17.4% Efficiency in High-Boiling-Point Solvent Processed Binary Organic Solar Cells”。海南大学迟伟杰教授为通讯作者之一。

拓展阅读：

迟伟杰，海南大学理学院教授，团队负责人，海南省E类人才。2017年毕业于北京理工大学化学学院，毕业后赴新加坡科技设计大学从事博士后研究，2021年12月加入海南大学理学院。

迟伟杰教授长期从事荧光染料和有机半导体材料的理论研究工作，主要研究方向有：染料发光机理的理论模拟与实验验证；新型超高分辨染料的定量设计与性能测试；太阳能电池材料的性质计算；含能材料关键参数的理论计算等。目前发表SCI论文80多篇，以第一作者/通讯作者发表SCI论文40多篇，包括1篇Journal of the American Chemical Society，4篇Angewandte Chemie International Edition，2篇Advanced Science。

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本文素材来源：化学通讯、海南大学理学院官网、有机光电前沿