近日，我院2023级本科生方佳楠以第一作者身份在国际学术期刊《FlexMat》（即时IF=20）上发表题为《Selenophene-substituted A-D-A-type non-fullerene acceptors for organic solar cells with an ultra-high short-circuit current density of 27.14 mA cm-2》的研究论文。江西师范大学廖勋凡教授和陈义旺教授为本文的通讯作者，江西师范大学化学与材料学院国家单糖化学合成工程技术研究中心/氟硅能源材料与化学教育部重点实验室为第一完成单位。
在全球可再生能源需求日益增长的背景下，有机太阳能电池因具有可溶液加工、机械柔性和光谱可调等独特优势，逐渐成为极具发展前景的新型光伏技术。其中，基于给体-受体-给体（A-D-A）型超窄带隙稠环电子受体因其能够将光谱响应拓宽至近红外区域，从而实现高短路电流密度而备受关注。为了增强分子内电荷转移效应并实现吸收光谱红移，该类受体的中心核通常采用强给电子单元构建。然而，这种方法不可避免地削弱了受体的整体缺电子特性，使得给体与受体之间的静电势差值较小，进而导致激子解离驱动力不足。同时，吸收光谱的进一步红移本质上受限于能隙定律，这会导致显著的非辐射复合损失，并伴随着开路电压（VOC）的下降。
针对上述挑战，该研究提出了一种结合中心核氟化、硒吩取代和烷基侧链工程的协同分子设计策略，开发了两种新型A-D-A型超窄带隙受体6TFSe-4F和6TFSe-4Cl。密度泛函理论（DFT）计算和实验验证表明，该策略有效增大了给体-受体的静电势差值，增强了激子解离驱动力，同时分子间相互作用的增强也促进了更有利的分子堆积。硒吩的引入则补偿了中心核氟化所可能导致的吸收蓝移，使材料保持了强的近红外吸收特性。能量损失分析进一步证实，这一协同设计有效降低了能量损失。最终，基于PM6:6TFSe-4F的器件实现了14.4%的优异光电转换效率和27.14 mA cm-2的超高短路电流密度，显著优于PM6:6TIC-4F基参照器件。值得注意的是，该光电转换效率和短路电流密度均达到了目前已报道的基于A-D-A型硒取代受体的二元有机太阳能电池的最优水平，充分证明了这一协同设计的有效性和巨大潜力。该策略通过精确调控分子静电势和优化分子堆积行为，在实现高效激子解离的同时抑制了能量损失，为解决A-D-A型超窄带隙受体的所面临的共性挑战提供了新思路，也为下一代高性能近红外受体的理性设计奠定了重要基础。
该研究成果的发表期刊《FlexMat》是由南京邮电大学柔性电子全国重点实验室与Wiley出版集团联合创办的开放获取国际学术期刊，于2023年9月正式创刊。期刊创刊主编由中国科学院院士、美国国家工程院外籍院士、俄罗斯科学院外籍院士黄维院士担任。作为聚焦柔性电子与材料科学交叉前沿的高水平期刊，《FlexMat》主要刊载先进材料和柔性电子领域的最新研究进展。期刊即时影响因子已达20，目前已陆续被CAS（美国化学文摘）、DOAJ等国际权威数据库收录，并于2025年入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目，彰显了其快速崛起的学术影响力与国际认可度。
此次本科生以第一作者身份在该期刊发表研究成果，不仅体现了其科研能力，也反映了学院在拔尖创新人才培养方面取得了一定成效，也为持续推进本科教育教学改革注入了新的动力。未来，学院将依托高水平科研平台，深化科教融合与产学研协同育人，鼓励本科生早进实验室、真做研究、真长本领，培养更多敢创新、善创新的青年学术人才。
文章链接：https://doi.org/10.1002/flm2.70041
[三审三校：廖勋凡 胡晓玉 熊 斌]
