Fremskridt i elektronacceptorer med fusioneret ring

Fra 1995-2015, fullerenderivater havde været de dominerende elektronacceptorer i organiske solceller (OSC'er) på grund af deres ydeevne overlegent i forhold til andre acceptorer. Imidlertid, ulemperne ved fullerener, såsom svag synlig absorption, begrænset afstemning af elektroniske egenskaber og morfologisk ustabilitet, begrænse yderligere udvikling af OSC'er mod højere effektivitet og praktiske anvendelser. Derfor, udviklingen af ​​nye acceptorer ud over fullerener er presserende inden for OSC'er.

Professor Zhan Xiaowei fra College of Engineering ved Peking University er en af ​​pionererne, der beskæftiger sig med udvikling af ikke-fulleren-acceptorer i verden. I 2007 Zhans gruppe var banebrydende perylendiimid-baserede polymeracceptorer. I 2015 de opfandt stjernemolekylet ITIC og foreslog konceptet fusioneret-ring elektronacceptor (FREA). Derefter, de udviklede en række molekylære designstrategier, modulerede de molekylære egenskaber gennem konstruktion på kerner med smeltet ring, π-broer, endegrupper og sidekæder, og afslørede struktur-egenskabsrelationerne. De fandt ny enhedsfysik og fotofysik i FREA'er, forskellig fra fullerener. De fremstillede højtydende OSC'er og FREA-perovskite hybridceller. De kemiske egenskaber, fysiske egenskaber og enhedsegenskaber ved FREA'er er forskellige fra traditionelle fullerener. Takket være opfindelsen af ​​FREA, OSC'er har opnået hidtil usete gennembrud med effektiviteter, der overstiger 18% på 5 år. FREA bringer en revolution for OSC-feltet og varsler ankomsten af ​​en non-fulleren-æra.

FREA'er er også blevet brugt på andre områder, såsom perovskit solceller, kvanteprik solceller, solvandsspaltning, fotodetektorer, felteffekt transistorer, to-foton absorption, fototermisk terapi, osv. FREA'er har tiltrukket sig bred opmærksomhed rundt om i verden:over 150 grupper bruger FERA'er i OSC'er, over 50 grupper bruger FREA'er på andre områder, og over 10 virksomheder sælger FREA'er. I dag, FREA er et nyt og varmt felt ledet af kinesiske videnskabsmænd og fulgt over hele verden.