最近，赵纪军教授课题组在有机太阳能电池材料领域取得突破性进展。他们提出了一系列酞菁基二维有机太阳能电池材料，理论能量转化效率可以突破14%。与传统的有机聚合物相比，二维酞菁基有机晶体材料具有更好的结构稳定性、合适的能隙、更优的吸光能力以及更高的载流子迁移率。该工作于2017年12月20日作为Featured Article发表于应用物理学领域重要刊物《Applied Physics Letters》，同时美国物理学联合会的科学之光栏目（AIP Scilight）对该工作进行了专访报道。文章第一作者为蒋雪副教授。
有机太阳能电池具有柔性、轻质、价格低廉、易于加工等优点，具有巨大的商业应用价值。但低的稳定性、能量转化效率以及载流子迁移率大大限制了其广泛应用。为了克服上述缺点，赵纪军教授课题组率先关注到基于酞菁分子的二维有机晶体材料。主要原因如下：（1）酞菁分子是第一个被报道存在光伏效应的有机分子并且在600-800 nm区间具有高的消光系数；（2）超过70种金属原子可以担载在酞菁分子中，可以表现出P型或者N型半导体的特征；（3）跟有机小分子和聚合物相比，二维有机晶体材料有序、具有更好的结构稳定性以及更高的载流子迁移率；（4）根据合成化学，二维有机晶体材料的光电特性主要取决于其构造单元，并易于受到合成方法、反应类型、功能团等多种因素的调控；（5）应用分子自组装方法，二维铁酞菁材料已经成功在惰性衬底上合成。
第一性原理方法证实了上述设计思路。赵纪军教授课题组以锌酞菁为基本构造单元，自组装构造和评估了八种代表性二维锌酞菁基有机晶体材料的结构、电子和光学性能。同时，为了调控其最优表现，包括苯环的引入、原子掺杂、异质结设计等多种方案被设计和甄选。其中，3种特定构型的二维锌酞菁基有机晶体材料的器件可行性、光吸收特性以及能级位置满足有机太阳能电池的设计参数，获得了最高14.04%的理论能量转化效率，超过了目前已经证实的有机太阳能电池效率的最高值。
论文原文：Self-assembly 2D zinc-pathalocyaine heterojunction: An ideal platform for high efficiency solar cell
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Scilight新闻报道:
Applied Physics Letters:美国物理联合会（AIP）旗舰期刊，特色鲜明，用于报道应用物理领域的最前沿的重大发现，影响因子3.411。
科学之光栏目（Scilight）:创办于2017年6月，由美国物理学联合会出版。其主要目的用于简要的、及时的以及科普的报道物理领域的最新重要进展，帮助作者扩大成果的受众面和影响力。主要的关注对象是AIP出版的科学研究论文，包括介绍论文的背景，论文的新颖性，以及论文的影响力。
