隨著社會(huì)和生產(chǎn)力的不斷發(fā)展，能源短缺與環(huán)境惡化已經(jīng)成為人類亟待解決的兩大問題。太陽能是人類最安全、最綠色、最理想的清潔能源，充分利用太陽能有利于解決這兩大問題。利用光伏效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的太陽能電池是有效利用太陽能的重要途徑。與傳統(tǒng)硅基太陽能電池相比，新型有機(jī)和有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池具有低成本、重量輕、便攜、柔性和透明等突出優(yōu)點(diǎn)，具有很好的發(fā)展前景。
北京大學(xué)工學(xué)院占肖衛(wèi)課題組長期致力于有機(jī)太陽能電池材料和器件的研究。最近，他們應(yīng)邀在《化學(xué)研究評述》（Accounts of Chemical Research）上發(fā)表了題為“Oligomer Molecules for Efficient Organic Photovoltaics”的綜述，并在文章中提出了“單分散大分子”的概念。單分散大分子是分子量在1000到10,000之間的一類分子，既具有小分子結(jié)構(gòu)確定、分子量確定、易提純、批次重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，又具有高分子溶液加工成膜性好的優(yōu)點(diǎn)。文章系統(tǒng)介紹了該課題組在單分散大分子有機(jī)光伏材料方面的研究進(jìn)展（Acc. Chem. Res., 2016, 49, 175?183），該論文被選為封面文章，入選ESI熱點(diǎn)論文和ESI高被引論文。占肖衛(wèi)課題組的訪問學(xué)者林禹澤博士是此論文的第一作者。
此外，占肖衛(wèi)課題組還應(yīng)邀在《化學(xué)綜述》（Chemical Reviews）上發(fā)表了題為“Triarylamine: Versatile Platform for Organic, Dye-Sensitized, and Perovskite Solar Cells”的綜述，系統(tǒng)總結(jié)了三芳胺類有機(jī)半導(dǎo)體材料在有機(jī)太陽能電池、染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池方面的最新研究進(jìn)展，并針對三芳胺在這三種不同類型的太陽能電池中的具體作用，提出了高性能分子的設(shè)計(jì)思路，最后深入分析了在有機(jī)及有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和發(fā)展方向（Chem. Rev., 2016, 116, 14675?14725）。占肖衛(wèi)課題組博士研究生王嘉宇同學(xué)是此論文的第一作者。
占肖衛(wèi)課題組在新型有機(jī)光伏材料的設(shè)計(jì)合成與應(yīng)用方面取得了一系列進(jìn)展，并得到了國際同行的廣泛認(rèn)可。2015年，占肖衛(wèi)課題組首次提出了稠環(huán)電子受體（fused-ring electron acceptor）的概念（Adv. Energy Mater., 2015, 5, 1501063），并將其應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池中，器件的能量轉(zhuǎn)換效率超過了經(jīng)典的富勒烯受體PC61BM（Adv. Mater., 2015, 27, 1170–1174；Energy Environ. Sci., 2015, 8, 610-616；Energy Environ. Sci., 2015, 8, 3215–3221）。通過對分子結(jié)構(gòu)和器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，器件的能量轉(zhuǎn)換效率提高至接近10%（J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 2973–2976；J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 4955–4961；Adv. Energy Mater., 2016, 6, 1600854）。通過精確調(diào)控給受體的吸收和能級匹配，器件的能量轉(zhuǎn)換效率又進(jìn)一步提高至11%（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201604155）。除應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池外，占肖衛(wèi)課題組還與美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（University of Nebraska-Lincoln）黃勁松教授課題組合作，將稠環(huán)電子受體應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池中，獲得了19%以上的能量轉(zhuǎn)換效率（Adv. Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201604545）。占肖衛(wèi)課題組發(fā)明的稠環(huán)電子受體已進(jìn)入商業(yè)銷售，國內(nèi)外幾十個(gè)知名課題組使用這些受體制備了高效率有機(jī)太陽能電池（效率超過11%），其能量轉(zhuǎn)換效率普遍高于基于富勒烯的太陽能電池器件。
該工作得到科技部“973”項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目等的資助。
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