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《Dyes and Pigments》发表我院研究生在Y系列小分子半导体方面的研究成果

近年来，非富勒烯给受体材料在化学结构设计方面的研究进展，尤其是Y6小分子及其衍生物材料的出现，极大地促进了聚合物太阳能电池光电转换性能的提高，从而掀起了聚合物太阳能电池新一轮的研究热潮。据报道，基于Y系列小分子的单节非富勒烯聚合物太阳能电池的能量转换效率（PCE）已高达18%。在该类太阳能电池中，材料的激发态特性与其分子结构密切相关，然而，两者之间的关系尚缺乏有效的研究。

广州大学物理与材料科学学院张伟副教授团队与瑞典隆德大学、松山湖材料实验室、广州航海学院、汕头大学医学院、重庆文理学院等单位合作，利用稳态、时间分辨光谱技术和量子化学（DFT, TD-DFT）计算手段，系统地研究了一系列高性能Y系列小分子（Y5、Y6、Y10、N3、Y6-BO-4F和Y6-BO-4Cl）的激发态特性。研究表明，连接在吡咯环氮原子上的烷基链对分子的电子亲和能、电离势、电子和空穴的重组能以及溶液和薄膜的单重态激子寿命均影响较弱，而缺电子基团末端类型的变化会显著影响这些参数。此外，在溶液状态下，Y10和Y5的单重态激子寿命最短，而在薄膜中其具有最长的单重态激子寿命（~1100 ps），这表明缺电子基团末端类型的改变可显着影响溶液和薄膜的激发态寿命。我们的工作可以为设计和优化用于高性能聚合物太阳能电池的Y系列受体材料提供有效指导。该工作以Excited-state Properties of Y-series Small Molecule Semiconductors为题发表在中国科学院小类一区TOP期刊《Dyes and Pigments》上，该工作第一作者为凝聚态物理专业2019级研究生温观钊同学，指导教师为张伟副教授。

本研究得到国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州大学青年人才项目、广州大学研究生“基础创新”项目等经费支持。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143720821002989

图1 Y系列小分子化学结构和激发态模型图