目前，在有机太阳能电池中常用的高效给体材料主要是线性的寡聚物或者聚合物材料。然而，它们与球型的富勒烯受体分子的作用位点不大，会一定程度影响到电荷的产生。而且，活性层中线性的分子与富勒烯受体很难形成理想的双通道形貌。我们设想用环状共轭分子作为给体材料，环状分子具有大的分子空腔，能包覆富勒烯衍生物。这样不但可以显著地增大给、受体分子的界面，而且有可能获得理想的形貌，例如，环状给体可以通过π-π相互作用进行聚集，而嵌入大环空腔里面的富勒烯之间也可以形成相互作用。

为此，有机硅实验室的万俊华副研究员和舒立金教授联合团队把donor-acceptor(D-A)结构引入共轭大环分子中，调控大环分子的电子结构，设计合成了两个D-A型大环化合物。自组装研究显示C₇₀或者PC₇₁BM进入了大环的空腔，形成较为稳定的Host-Guest结构。虽然该类D-A大环的吸收光谱相对较窄，但是仍能可以获得较高的转化效率。同步辐射X-衍射(GIXD)研究显示在大环分子与PC₇₁BM的共混膜中，有部分PC₇₁BM嵌入大环给体的空腔。我们相信，通过在拓宽大环给体的吸收光谱并改善其结晶性能，电池效率将会大幅提升。

这是首次利用D-A共轭大环分子作为给体材料与富勒烯受体形成主-客体体系，并应用于光伏器件。这一研究将为科学家提供一新的思路去解决目前有机太阳能电池的给、受体共混膜难以形成理想形貌的难题。这一成果发表在美国化学会ACS nano（影响因子为13.9）期刊上。ASC Nano是材料化学领域的顶尖学术期刊之一，在相关领域具有较大影响力。这也是他们自2015年在Adv Functional Mater(影响因子为12.1)发表研究成果以来，再一次取得的高水平研究成果。

这一研究得到了国内外多名研究人员的帮助，本实验室盛春荠高级实验师也参与了这项工作。本工作得到了国家自然科学基金的资助。

ACS nano文章链接：

http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/acsnano.7b06961

Adv Functional Mater 文章链接：

http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/adfm.201502413/full