高迁移率非富勒烯受体材料的设计、合成与光伏性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51703158
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0309.光电磁功能有机高分子材料
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

For further improving the performance of organic solar cells (OSCs), it is crucial to enhance the electron mobility of non-fullerene acceptor materials. Thienoacenes have rigid and planar conjugated structures, which lead to low reorganization energy and benefit close pi-pi stacking. Therefore, in this project, we will introduce thienoacene units to non-fullerene acceptors to enhance intermolecular pi-pi overlap or intermolecular interaction. Two classes of conjugated molecules with strong electron-withdrawing 2-(3-oxo-2,3-dihydroinden-1-ylidene)malononitrile groups as terminus and indacenodithienoacenes and thienoacenes as center units, respectively, will be designed and synthesized. The condensed state structures of the molecules will be finely tuned by appropriately choosing side chains. The relationship between molecular structures, condensed state structures and electron mobility will be studied. Of these molecules, high electron mobility ones will be selected for OSCs fabrication. The film morphology with polymer donors will be optimized, and the correlation between device performance and active layer thickness will be explored. This study should be able to provide potential acceptor materials for preparing large area OSCs by printing techniques.
提高非富勒烯受体材料的电子迁移率对进一步提高有机太阳能电池(OSC)的性能具有重要意义。鉴于含噻吩并苯类芳香稠环化合物(thienoacenes)具有刚性平面的共轭结构,不仅重组能较低,而且利于分子间的紧密堆积,本项目提出将此类单元引入非富勒烯受体分子的构筑中,增大分子之间的pi-pi作用面积,增强分子间的相互作用,以具有强吸电子性的氰基茚酮为端基,设计并合成两类共轭分子,即以吲哒省并二thienoacene为中间单元和以thienoacenes为中间单元的共轭分子。通过优化侧链基团结构,进一步调控分子的聚集态结构,研究分子结构(包括稠环单元结构和侧链基团结构)-聚集态结构-电子迁移率之间的关系。筛选具有高迁移率特征的材料,调控其与聚合物给体材料共混薄膜的形貌,探索器件性能与活性层厚度的关系,为大面积印刷制备OSC提供材料基础。

结项摘要

具有高迁移率和良好吸光性质的有机半导体材料是制备高性能有机太阳能电池(OSC)的基础。本项目设计并合成了一系列含苯并二噻吩-4,8-二酮、硒吩及二噻吩并咔唑的非富勒烯受体分子,基本完成了项目的研究内容和研究目标。发表学术论文9篇,包括Joule 1篇、J. Mater. Chem. A 2篇。培养硕士研究生3名。主要研究结果有:. (1)引入苯并二噻吩-4,8-二酮为中间单元,利用分子内非共价相互作用,获得了具有良好平面性的非稠环型非富勒烯受体分子,该材料的电子迁移率达到7.0×10-4 cm2 V-1 s-1,OSC器件PCE超过10%。(2)以硒吩为π桥连接中间单元及末端基团,增强分子内的电荷转移及分子间的π-π相互作用,获得了具有近红外吸收且良好电荷传输性质的非富勒烯材料,并制备了PCE > 11 %的OSC器件效率。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Low-bandgap non-fullerene acceptors based on selenophene pi spacer and alkylated indaceno[1,2-b:5,6-b'] dithiophene for organic solar cells
  • DOI:
    10.1016/j.orgel.2019.03.038
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organic Electronics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Zhang Xiaowei;Wang Qi;Liang Ziqi;Li Miaomiao;Geng Yanhou
  • 通讯作者:
    Geng Yanhou
Optimization Requirements of Efficient Polythiophene:Nonfullerene Organic Solar Cells
高效聚噻吩:非富勒烯有机太阳能电池的优化要求
  • DOI:
    10.1016/j.joule.2020.04.014
  • 发表时间:
    2020-06-17
  • 期刊:
    JOULE
  • 影响因子:
    39.8
  • 作者:
    Liang, Ziqi;Li, Miaomiao;Geng, Yanhou
  • 通讯作者:
    Geng, Yanhou
基于二噻吩并吡咯π桥的窄带隙非富勒烯受体材料在有机太阳能电池中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    应用化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张小梅;李淼淼;王琪;江宇;耿延候
  • 通讯作者:
    耿延候
Near-infrared absorbing non-fullerene acceptors with selenophene as π bridges for efficient organic solar cells
以硒吩作为 pi 桥的近红外吸收非富勒烯受体用于高效有机太阳能电池
  • DOI:
    10.1039/c8ta00783g
  • 发表时间:
    2018-05-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Liang, Ziqi;Li, Miaomiao;Geng, Yanhou
  • 通讯作者:
    Geng, Yanhou
"Twisted" conjugated molecules as donor materials for efficient all-small-molecule organic solar cells processed with tetrahydrofuran
“扭曲”共轭分子作为四氢呋喃加工高效全小分子有机太阳能电池的供体材料
  • DOI:
    10.1039/c9ta07760j
  • 发表时间:
    2019-10-28
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Cheng, Xiafei;Li, Miaomiao;Geng, Yanhou
  • 通讯作者:
    Geng, Yanhou

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其他文献

小麦SBEⅡa、SSⅡa基因片段的克隆及VIGS重组载体的构建
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    新疆农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李淼淼;南富波;刘伟;李卫华
  • 通讯作者:
    李卫华
小麦淀粉合成酶SSⅡa基因克隆及生物学分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    麦类作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王昊龙;李淼淼;南富波;李卫华
  • 通讯作者:
    李卫华
小麦PDS基因VIGS载体构建体系的优化及验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    麦类作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李淼淼;王昊龙;刘伟;李卫华
  • 通讯作者:
    李卫华
基于系统动力学的创造性绩效演变机制模拟仿真
  • DOI:
    10.13546/j.cnki.tjyjc.2020.11.033
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    统计与决策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    巩振兴;李淼淼
  • 通讯作者:
    李淼淼
VIGS技术在禾本科植物中的应用研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    麦类作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李淼淼;南富波;刘伟;李卫华
  • 通讯作者:
    李卫华

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李淼淼的其他基金

高效酯基取代聚噻吩光伏材料的合成方法及相态调控
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    63 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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