近年来, 有机太阳能电池由于制备简单、成本低，而且易于制备大面积柔性电池，因而受到了研究人员的广泛关注。而基于非富勒烯受体的有机太阳能电池因具有较高的光伏效率发展迅速。与传统的富勒烯材料相比, 非富勒烯受体合成工艺更简单、成本更低, 材料更具多样性, 可通过材料的设计来对能级和吸收进行有效调控, 进而拓宽电池的光谱吸收及材料的普适性。

南开大学刘永胜课题组报道了三种窄带隙小分子非富勒烯受体材料IDTO-T-4F, IDTO-Se-4F, IDTO-TT-4F。不同于以往的在π-桥中引入烷氧基链的方法，该课题组巧妙的将烷氧基链引入到中间核中，并以噻吩、硒吩、并噻吩为π-桥，有效的延长了分子的共轭长度。由于O•••S 和 O•••Se分子内非共价键相互作用，该系列分子具有较高的平面性，并在600-900 nm的太阳光谱有较强的吸收，带隙在1.38-1.45eV之间。与宽带隙给体PBDB-T共混后，基于这三种受体的电池能量转化效率都超过10%，能量损失都非常低(0.52-0.59 V)。其中基于IDTO-T-4F的器件由于较高的LUMO能级，较低的激子复合，以及合适的相分离尺度，获得了0.864V的开路电压(VOC)，20.12 mA cm-2的短路电流密度(JSC)及72.7%的填充因子(FF)，最终获得了12.62%的器件效率。该项研究表明通过分子内非共价相互作用调控分子的吸收、能级及带隙是获得高效非富勒烯受体材料的一种重要的方法。

这一成果近期发表在Adv. Energy Mater. 2018, 1801618（DOI: 10.1002/aenm.201801618）上，文章的第一作者是南开大学博士研究生刘冬雪。
      该研究得到了国家自然科学基金和南开大学的资助。