北京化工大学谭占鳌课题组J. POLYM. SCI.综述:有机金属螯合

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摘要:北京化工大学谭占鳌教授课题组通过对有机金属螯合物(OMCs)进行分类整理,总结了OMCs分子设计及光伏性能的关系,并详细介绍其在染料敏化太阳电池、钙钛矿太阳电池及有机太阳电池方面的应用,展望了有机金属螯合物对新兴光伏领域发展的积极作用。


关键词:Journal of Polymer Science,有机金属螯合物,新兴光伏,北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心

图一. (a) 光伏器件结构;(b) 关于“solar cells & metal complexes”文章数量的变化趋势(资料来源:ISI Web of Science, Thomson Reuters);(c) OMCs的分类及特点。

有机金属螯合物 (OMCs) 因其具有结构易调制,低成本,高稳定性等优势,在有机太阳能电池、钙钛矿器件及染料敏化等领域均得到了广泛的应用。根据OMCs的结构特点,改变OMCs的中心金属离子和有机配体的结构可对其光学和电子特性进行调制,使得不同化学结构的OMCs可在光伏器件中用作界面层、活性层或掺杂剂等,对提升器件光伏性能起到重要作用。北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心谭占鳌教授课题组通过对有机金属螯合物进行分类整理,总结出了有机金属螯合物分子设计及与光伏性能之间的关系,并详细介绍了有机金属螯合物)在染料敏化太阳电池、钙钛矿太阳电池以及有机太阳电池方面的应用。同时,展望了有机金属螯合物对新兴光伏领域发展的重要推动作用,相关结果发表在Journal of Polymer Science上。


该综述详细介绍了不同种类OMCs在各类光伏电池中的应用与最新进展,包括冠类有机金属配合物(金属酞菁和金属卟啉类)、β-二酮类金属配合物、环金属化配合物以及主链含金属聚合物和低聚物等。文中详细阐释了不同OMCs分子的构效关系以及优化策略,通过乙炔桥连作用、D–A共聚效应以及金属–配体电荷转移效应详细阐述了聚合物类金属螯合物的分子设计及其与相应光伏器件性能之间的关系,为新型有机金属络合物材料的设计与开发提供重要参考。最后,作者对OMCs在中心环尺寸限制、低的载流子迁移率以及对深层作用机制等方面提出了见解,并对OMCs在新型光伏器件中的应用所存在得挑战和机遇进行了总结和展望。


本文第一作者为北京化工大学博士生高怀志,通讯作者为北京化工大学谭占鳌教授,上述研究工作得到了中央高校基本科研业务费和国家自然科学基金项目的支持。


WILEY


论文信息:

Recent advances of organometallic complexes in emerging photovoltaics

Huaizhi Gao, Runnan Yu, Zongwen Ma, Yongshuai Gong, Biao Zhao, Qianglong Lv, Zhan'ao Tan*

Journal of Polymer Science

DOI: 10.1002/pol.20210592


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