有機光伏材料可分為電子給體和電子受體。過去的幾年里，有機太陽能電池電子給體材料已取得重大突破，無論是高分子還是小分子電子給體與富勒烯類電子受體共混制備的單結電池效率均超過11%。長期以來，富勒烯衍生物是最廣泛使用的電子受體。由于富勒烯受體存在可見區(qū)吸收弱、能級調(diào)控難、易聚集導致器件穩(wěn)定性差等缺點，發(fā)展高性能的非富勒烯受體是有機太陽能電池領域的挑戰(zhàn)性難題。
 

　　2015年，占肖衛(wèi)課題組提出了稠環(huán)電子受體新概念，創(chuàng)造了氰基茚酮類芳雜稠環(huán)電子受體新體系，設計合成了多種高性能非富勒烯電子受體。與富勒烯受體相比，這些稠環(huán)電子受體展示獨特優(yōu)勢。2015年，稠環(huán)電子受體創(chuàng)造了非富勒烯有機太陽能電池的最高效率（6-7%）(Energy Environ. Sci. 2015, 8, 610-616，被引用140次，ESI熱點論文，ESI高被引論文；Adv. Mater. 2015, 27, 1170-1174，被引用240次，ESI熱點論文，ESI高被引論文)。2016年，基于稠環(huán)電子受體的有機太陽能電池的效率提高到8-10%（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2973-2976，被引用100次，ESI熱點論文，ESI高被引論文；J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 4955-4961，被引用120次，ESI熱點論文，ESI高被引論文）。
 

　　2017年，他們創(chuàng)新性地提出了能量驅(qū)動器的概念，在基于聚合物給體/稠環(huán)電子受體的活性層中加入微量的能量驅(qū)動器，使給受體之間的電荷轉(zhuǎn)移驅(qū)動力大大增加，太陽能電池的效率由8%提高到10%（Adv. Mater. 2017, 29, 1605126，博士生程沛是第一作者）。他們提出了聚合物給體材料與非富勒烯受體材料的匹配性原則，通過篩選合適的給體材料，使基于稠環(huán)電子受體的有機太陽能電池的效率超過11%（Adv. Mater. 2017, 29, 1604155，林禹澤博士是第一作者）。他們設計合成了國際上首個九并稠環(huán)電子受體材料，進一步把有機太陽能電池的效率提高到11.5%（J. Am. Chem. Soc. 2017，139 , 1336–1343，博士生代水星是第一作者）。他們還設計合成了基于氟代氰基茚酮的稠環(huán)電子受體材料，實現(xiàn)了單結雙組分有機太陽能電池的世界最高效率12.1%（Adv. Mater. 2017, 29, 1700144，博士生趙富穩(wěn)是第一作者）。
 

　　占肖衛(wèi)課題組的原創(chuàng)性工作引起了國內(nèi)外同行的廣泛關注和跟進。國內(nèi)外數(shù)十個課題組使用占肖衛(wèi)課題組的稠環(huán)電子受體。國內(nèi)外數(shù)家公司已開始商業(yè)銷售占肖衛(wèi)組發(fā)明的稠環(huán)電子受體。ITIC等稠環(huán)電子受體已成為有機光伏領域的明星分子，氰基茚酮類芳雜稠環(huán)電子受體是國際上最好的非富勒烯受體體系。有機光伏領域權威科學家李永舫院士在《中國科學：化學》（2016, 46, 623-624）上以“高性能有機稠環(huán)電子受體光伏材料”為題，對占肖衛(wèi)課題組的工作作了亮點介紹：“國內(nèi)外多個課題組使用多種中間帶隙共軛聚合物給體與這些新型受體匹配制備了高效率聚合物太陽能電池，其中單結電池效率最高可超過11%。這一效率值已達到和超過最好的基于富勒烯受體的器件，充分說明了這些新型受體的廣闊應用前景，是具有重要國際影響力的明星受體材料。”“基于非富勒烯受體的有機太陽能電池”在2016年化學與材料科學領域10個熱點前沿中排名第一位。中國領跑這個熱點前沿，表現(xiàn)了最強的前沿貢獻度和前沿引領度。占肖衛(wèi)課題組在非富勒烯受體領域發(fā)表的論文數(shù)（60余篇）和論文被引用次數(shù)（6000余次）均居本領域首位，10年來一直引領非富勒烯受體領域的發(fā)展。
 

　　本研究工作得到科技部973計劃和國家自然科學基金等的資助。
 

 

　　占肖衛(wèi)課題組本科生賈博宇發(fā)表的封面文章被選為熱點論文