大湾区大学（筹）物质科学学院的陈虎研究员课题组致力于设计合成高性能的有机功能材料并探索其广泛的应用场景。近日，该课题组通过分子设计的手段合成了两类有机小分子，并先后将其应用在了钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池领域。相关工作先后发表在ACS Energy Letters（IF: 19.3）和ACS Materials Letters（IF: 9.6）杂志上。
大湾区大学（筹）物质科学学院分别为两项工作的第二通讯单位和第一通讯单位，陈虎研究员为两项工作的通讯作者，我院首批博士后赵书楠和刘万里参与了部分工作。研究成果的合作单位为霍夫曼先进材料研究院胡汉林团队，此外，两项工作均获得了广东省粤莞联合基金和东莞市先进材料与大科学装置前沿交叉重点实验室的共同支持。
在第一个工作中，陈虎课题组精心设计并合成了一种基于有机金属二茂铁分子的化合物——二茂铁基双噻吩[3,2-b]噻吩-2-羧酸酯（FcTTPc），用于钙钛矿/ETL界面的改性。钙钛矿/电子传输层（ETL）处的电荷复合问题以及倒装钙钛矿太阳能电池（PSCs）界面电荷传输优化的需求一直是一个显著的挑战。FcTTPc分子中围绕中心二茂铁基团的羧酸酯和噻吩基团与钙钛矿组分强烈相互作用，有效钝化了界面缺陷。此外，FcTTPc分子的噻吩基团可以与ETL进行强烈的π–π相互作用，从而增强界面电荷传输。通过FcTTPc对界面进行改性后，能级排列得到显著优化，极大地改善了载流子传输。由于FcTTPc分子的界面改性，PSCs的能量转换效率（PCE）达到了25.39%。这些经FcTTPc改性的器件在40%相对湿度条件下运行1500小时后，仍能保持初始效率的96%以上。这项研究为钙钛矿太阳能电池的界面调控提供了新的思路，展示了有机分子在提高太阳能电池性能和稳定性方面的巨大潜力。
在第二个工作中，陈虎课题组设计了一类星型有机小分-3,6-二氟-八(4-甲氧基苯基)苯-1,2,4,5-四胺(DFTAB)，其具有1,4-二氟苯基环核心和富电子的四(4-甲氧基苯基)氨基基团的独特结构，将其与经典的空穴传输材料PEDOT:PSS结合后，其空穴传输性能得到了显著提升。利用DFTAB/PEDOT:PSS的高空穴传输特性，有机太阳能电池在PM6二元器件中实现了18.58%的光电转换效率(PCE)，引入客体供体材料ITOA后，三元器件的PCE提高到了19.15%。该工作在实现高PCE和填充因子(FF)值方面表现出色，超越了其他使用无机或有机材料的改性策略。此外，DFTAB还改善了紫外光吸收，减少紫外光穿透进入活性层，增强了光稳定性。通过优化活性层的形貌和增强电荷传输效率，DFTAB改性不仅显著提高了光电转换效率和填充因子，还改善了器件的光稳定性，使其在长时间使用和各种环境条件下表现出色，展示了其在光伏领域未来实际应用的潜力和前景。
陈虎研究员课题组（课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/hu/）的主要研究方向为高性能有机功能材料的设计合成与应用：以材料合成为主导，兼顾有机材料在有机场效应晶体管（OFET）、有机光伏（OPV）、有机热电转换（OTE）以及有机电化学晶体管（OECT）等领域的器件表征以及优化，同时探索有机材料在锂离子/铝离子电池以及水系锌电池等新能源存储领域的应用。
课题组经费充足，资源丰富，现面向海内外公开诚聘联培研究生、研究助理和博士后研究人员，表现优异者可推荐去海外一流高校的课题组继续深造。有志加盟的青年才俊可发送邮件至chenhu@gbu.edu.cn或关注网页（https://www.x-mol.com/groups/hu/positions/62909）进行进一步的沟通交流。
