2021年度江西省自然科学奖二等奖

共轭有机光电材料的原子经济性合成及其太阳电池器件研究

主要完成人及所在单位：刘诗咏（江西理工大学）、温和瑞（江西理工大学）

目前有机太阳电池活性层材料普遍采用C–M/C–Br键交叉偶联合成，存在步骤繁琐、反应条件苛刻以及易产生毒副产物等不足，将严重制约其规模化制备。针对上述挑战，项目组致力于有机光电材料的绿色化合成及其太阳电池器件研究，实现绿色化学与绿色能源的有机结合。C–H键直接芳基化合成共轭有机光电材料的开创性工作受到诺奖得主E.Negishi教授的长篇幅正面评价（Sci. Tech. Adv. Mater. 2014, 15, 04420）

1、创新性发展三维互锁非富勒烯有机太阳电池电子受体，设计合成具有互锁、结构刚性的三维非富勒烯受体（图1）。系统证实了非富勒烯太阳电池II型电荷转移的存在，为高效电子受体的设计提供了重要理论支撑。代表性论文以封面亮点发表于著名期刊《先进科学》(IF 17.52)。

2、创新性采用原子经济的C–H键直接芳基化反应，高效率获得三维电子给体，并成功构建首例三维给体/聚合物受体本体异质结太阳电池，充分证实三维给体与聚合物受体之间存在显著的各向同性电荷传输，有效拓展了有机太阳电池给体材料的类型（图2）。代表性论文发表于能源材料化学著名期刊《材料化学A》（IF 14.51）。

3、创新性提出原子经济的C–H键活化齐聚化的合成理念，通过单步反应，获得重复单元数连续递增的共轭齐聚物，并创造了D-A型光电齐聚物的链长新纪录，有效解决了光电齐聚物大分子长期以来高效合成手段匮乏的问题（图3）。代表性论文相继发表于有机化学著名期刊《有机化学前沿》及高分子化学著名期刊《高分子化学》（封面论文）。

项目围绕有机光电材料的原子经济性合成及其太阳电池器件等基础理论开展研究，历时10年，已取得特色鲜明、深入系统的成果。研究涉及化学、材料及光电器件等领域，得到同行的广泛关注与评价。