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撐起一個期刊

2019年，一篇Joule文章橫空出世，題目為：Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core¹，作者是中南大學鄒應萍教授課題組。

這篇文章有多火呢？2021年9月谷歌學術顯示如下，才兩年時間，被引用了2016次！平均每天被引用2-3次！

圖1. 文章檢索結果

毫不夸張地說，這篇文章帶火了這個期刊。Joule是《Cell》在2017年創的姊妹刊，2020年影響因子才29分，2021年的影響因子直接飆到了41分，提升40%以上。鄒應萍發的這篇文章2016次被引量至少能頂40篇，對Joule高影響因子貢獻巨大。

下面是Joule 創刊以來引用最高的五篇文章，鄒應萍的文章引用次數超第二名1257次，實力充分體現，一騎絕塵。

1. Single-Junction Organic Solar Cell with over 15% Efficiency Using Fused-Ring Acceptor with Electron-Deficient Core。2016次

2. Single-Atom Catalysts: Synthetic Strategies and Electrochemical Applications。759次

3. Methylammonium Chloride Induces Intermediate Phase Stabilization for Efficient Perovskite Solar Cells。515次

4. Advancing Lithium Metal Batteries。453次

5. Metal-Organic-Framework-Based Materials as Platforms for Renewable Energy and Environmental Applications。436次

激活一個領域

有機太陽能電池發展了20多年，現在世界效率是18.2%，如下圖所示，主要經歷了2緩慢增長期和2個快速增長期，而鄒應萍教授發的這篇文章就是第2個增長期的來源，第2次激活了有機太陽能電池領域，讓領域內的人重燃希望。

圖2. 有機太陽能電池效率發展圖²

下面知乎業內人士對她這篇文章的評價³：

2019年，鄒應萍教授課題組在之前的一系列基礎工作上成功制備了A-D-A型Y6小分子，成為二十一世紀最具潛力的有機受體小分子(Joule, 2019,DOI:10.1016/j.joule.2019.01.004)。

領域內的幾個主要課題組開始將重心放在了Y6小分子上。化學所侯建輝研究員在Y6分子上開始做文章，通過分子修飾實現了單結有機光伏超過18%的效率（Adv.Mater.2020,32,1908205）。

同時，侯劍輝硏究員和陳永勝教授分別發表理論硏究性綜述文章，硏究分子的構效關系,來闡明Y6小分子作為光伏受體的優勢所在(Reports on Progress in physics, 2020DOI:10.1088/1361-6633/ab90cf.;“Acceptor-donor-acceptor type molecules for high performance organic photovoltaics-chemistry and mechanism” Xiangjian Wan, Chenxi Li, Mingtao Zhang Yongsheng Chen*，Chem Soc. Rev, 2020.)

蘇州大學、香港科技大學等也有相應的工作進展跟進( Highly Efficient All-Small- Molecule Organic Solar Cells with Appropriate Active Layer Morphology by side Chain Engineering of Donor Molecules and Thermal Annealing, AM, 2020; Alkyl Chain Tuning of Small Molecule Acceptors for Efficient Organic Solar Cells, Joule)，領域內大部分人都把20%的效率寄托在Y6分子上。

在沒有新型明星分子產生之前,Y6的后修飾與基于Y6分子上的器件優化與設計成為今后一段時間的

明星分子Y6介紹

下面就是整個領域關注的Y6明星分子：

圖3. Y6分子及效率圖

基于這種缺電子單元苯并噻二唑為核的DAD結構稠環的A-DAD-A型非富勒烯有機受體光伏材料，鄒應萍教授制備了能量轉換效率突破15%的有機太陽能電池。

科學問題：

傳統非富勒烯受體的電子遷移率較低，擴散長度短，這限制了活性層厚度，使得器件的開路電壓和短路電流此消彼長，效率難突破。

解決思路：

DAD稠環結構可以有效拓寬材料吸收光譜，同時降低器件電壓損失；引入具有高遷移率的分子來修飾來提高電子遷移率，并進一步增拓寬材料的吸收邊。使得Y6具有較強的吸收和較窄的帶隙以及優異的電子遷移率。引入烷基鏈可改善溶解性，具體合成步驟如下：

圖4. Y6合成路徑

GIWAXS表征可以看到薄膜的面內外取向性，這是普通XRD做不到的。如下圖，GIWAXS圖表明PM6:Y6的薄膜的面外取向增加，這有利于載流子傳輸。

圖5. GIWAXS表征

最后，作者為了驗證這個分子對提升有機太陽能性能的普適性，她找了不同團隊制備了正向和反向的器件，重復性良好，且最高效率為15.7%；器件送往Enli Tech.光電實驗室認證，獲得了14.9%的認證效率。

圖6. 太陽能電池的器件性能

參考文獻

1. Yuan, Jun, et al. “Single-junction organic solar cell with over 15% efficiency using fused-ring acceptor with electron-deficient core.” Joule 3.4 (2019): 1140-1151.

2. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html

3. https://www.zhihu.com/question/ 429595744/answer/1567582767

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/11/16c968da97/

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2年被引用2016次！一篇文章，撐起一個期刊，激活一個領域！

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