窄带隙D-A交替型有机小分子光伏材料的设计、合成及性能研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21572171
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    杨楚罗
  • 依托单位：
    武汉大学
  • 学科分类：
    B0503.有机功能材料化学
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Recently, organic small-molecule photovoltaic materials and devices have made significant progresses and become one of hot topic in the organic optoelectronic fields. This project is intended to design and synthesize a variety of organic small-molecules with narrow band-gap, suitable HOMO/LUMO level, high charge mobility and good solution processibility. The balance between the band-gap and energy level will be carefully considered. Through the combination of theoretical calculations and experiments, the relationship between the small molecular structures and optoelectronic properties of the organic photovoltaic materials will be systematically studied. The organic small-molecule solar cells with high power conversion efficiency and good comprehensive performance will be designed and fabricated. The aim of this project is to form a system of organic small-molecule photovoltaic materials in the international academic community.
有机小分子光伏材料和器件在最近几年已取得很大进展，已成为有机光电功能材料研究领域的热点之一。针对目前有机小分子光伏材料发展的关键问题，本项目拟将有机小分子光伏材料的几个要素（带隙、能级、载流子传输等）结合起来，发展兼有窄带隙、合适的LUMO、HOMO能级、良好载流子传输能力的D-A交替型有机小分子材料。通过理论计算和实验相结合，研究有机小分子光伏材料的分子结构与光电性能之间的关系。合理设计与制作具有高能量转换效率等综合性能优良的有机小分子太阳能电池，在国际上形成有影响、有特色的有机小分子光伏材料体系。

结项摘要

有机小分子光伏材料和器件在最近几年已取得很大进展，已成为有机光电功能材料研究领域的热点之一。本项目主要开展了如下研究：在小分子给体材料方面，合成多个给受体单元交错的小分子给体，开发新型小分子给体单元；在小分子受体材料方面，根据给体-受体（A-D-A）型稠环电子受体因其光谱能级可调，结构易修饰等优点，从端基、侧链、中心核等角度，设计合成了多种有机太阳能电池电子受体材料；开展了OPV器件的研究，主要是单节有机聚合物太阳能电池， 也包括三元和叠层聚合物太阳能电池；研究了有机小分子的结构与带隙、能级、载流子传输性能、形貌之间的关系，进而研究了与光伏器件性能的关系。本项目取得了突出的研究成果，在非富勒烯小分子受体材料的研究方面做出了创新贡献，特别是在小分子端基和非中心对称的核等小分子受体结构上做出了有影响力的工作，通过材料和器件的优化，OPV器件的光电转换效率PCE 已达到16%，达到国际先进水平。本项目有关的工作已发表SCI论文58篇，其中包括Adv. Mater. 2篇，Adv. Energy. Mater. 2篇，Adv. Funct. Mater. 3篇，Adv. Sci..1篇，Angew. Chem. Int. Ed.1篇，Energy. Environ. Sci. 2篇, Nano Energy 2篇；11篇论文获选ESI高被引论文, 3篇论文获选ESI热点论文。授权中国发明专利2项，申请发明专利1项。设计合成非中心对称稠环电子受体为提高有机太阳能电池的填充因子和降低能量损失提供了有效的方法。

项目成果

期刊论文数量（61）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（3）
Ternary non-fullerene polymer solar cells with an efficiency of 11.6% by simultaneously optimizing photon harvesting and phase separation
三元%20非富勒烯%20聚合物%20太阳能%20细胞%20with%20an%20效率%20of%2011.6%%20by%20同时%20优化%20光子%20收获%20和%20相%20分离
  • DOI：
    10.1039/c8ta03453b
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang Jianxiao;Gao Wei;An Qiaoshi;Zhang Miao;Ma Xiaoling;Hu Zhenghao;Zhang Jian;Yang Chuluo;Zhang Fujun
  • 通讯作者：
    Zhang Fujun
Near-Infrared Small Molecule Acceptor Enabled High-Performance Nonfullerene Polymer Solar Cells with Over 13% Efficiency
近红外%20Small%20Molecule%20Acceptor%20Enabled%20High-Performance%20Nonfullerene%20Polymer%20Solar%20Cells%20with%20Over%2013%%20效率
  • DOI：
    10.1002/adfm.201803128
  • 发表时间：
    2018-08-01
  • 期刊：
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子：
    19
  • 作者：
    Gao, Wei;Liu, Tao;Yang, Chuluo
  • 通讯作者：
    Yang, Chuluo
Energy level-modulated non-fullerene small molecule acceptors for improved V-OC and efficiency of inverted perovskite solar cells
能级调制非富勒烯小分子受体可提高倒置钙钛矿太阳能电池的 V-OC 和效率
  • DOI：
    10.1039/c8ta12028e
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Liu Xiaohui;Li Xiaodong;Zou Yang;Liu He;Wang Lei;Fang Junfeng;Yang Chuluo
  • 通讯作者：
    Yang Chuluo
Simultaneously increasing open-circuit voltage and short-circuit current to minimize the energy loss in organic solar cells via designing asymmetrical non-fullerene acceptor
通过设计不对称非富勒烯受体同时增加开路电压和短路电流以最大限度地减少有机太阳能电池的能量损失
  • DOI：
    10.1039/c9ta02283j
  • 发表时间：
    2019-05
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Gao Wei;Liu Tao;Li Jiewei;Xiao Yiqun;Zhang Guangye;Chen Yuzhong;Zhong Cheng;Lu Xinhui;Yan He;Yang Chuluo
  • 通讯作者：
    Yang Chuluo
A novel 9H-indeno[1,2-b]pyrazine-2,3-dicarbonitrile end group for an efficient non-fullerene small molecule acceptor
一种新型9H-茚并[1,2-b]吡嗪-2,3-二甲腈端基，用于有效的非富勒烯小分子受体
  • DOI：
    10.1039/c9tc01214a
  • 发表时间：
    2019-08
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Gao Wei;Zhang Miao;Chen Zhanxiang;Liu Xiaohui;Zheng Kailu;Zhong Cheng;Zhang Fujun;Yang Chuluo
  • 通讯作者：
    Yang Chuluo

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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    杨楚罗;朱策泽
  • 通讯作者：
    朱策泽

其他文献

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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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