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  有機高分子半導體，憑借其質輕、出色的機械性能及可溶液加工特性，在光電器件中展現出巨大優勢。其中，n-型高分子半導體作為電子傳輸載體，近年來受到了科研界的廣泛關注。這是因為它們不僅能夠作為有機晶體管、有機熱電器件和有機光伏等有機電子器件的活性層材料，還能夠在鈣鈦礦等光伏器件中作為電子傳輸材料，優化活性層至陰極的電子提取。近年來，南方科技大學郭旭崗、馮奎團隊在氰基功能化n-型高分子半導體制備與應用方面取得了系列進展，曾多次刷新了n-型器件的性能記錄（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 3804；Adv. Mater. 2022, 34, 2201340；Adv. Mater. 2023, 35, 2210847；Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202408537；Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202316214）。

圖1.富勒烯和非富勒烯電子傳輸材料化學結構及其性質對比。

圖2. 電子傳輸材料特性對比和器件性能與穩定性示意圖。

  通過使用所設計的氰基化n-型高分子作為非富勒電子傳輸材料，該團隊在反式鈣鈦礦光伏器件中取得了最高26.1%（認證值25.4%）的光電轉換效率值，優于基于PCBM的器件（24.3%）和基于非氰基取代的PBTI2-BTI的器件（14.1%）。更為重要的是，基于PCNI2-BTI的器件連續加熱光照近1300小時候仍然保持了80%的初始效率，也明顯優于基于PCBM（759小時）和PBTI2-BTI（503小時）的器件。這項工作為未來電子傳輸材料的設計提供了重要的思路，為鈣鈦礦太陽能電池的研究注入了新活力。

  文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02163-4

作者簡介：

  第一/通訊作者：馮奎副研究員，2018年博士畢業于四川大學，2019年-2020年先后在南方科技大學（與武漢大學聯培）、香港科技大學從事博士后研究工作。2021年加入南方科技大學材料科學與工程系郭旭崗教授團隊，主要研究方向為氰基化n-型高分子半導體合成與應用。在Nature、Nat. Mater.、Acc. Chem. Res.、Nat. Comm.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等期刊上發表SCI論文70余篇，主持國自然面上/省市科研項目合計7項。

  通訊作者：廉卿副研究員，2020年博士畢業于曼徹斯特大學（英國），2020年-2022年在南方科技大學從事博士后研究工作，2023年至今在南方科技大學材料科學與工程系擔任研究助理教授。主要研究方向為載流子傳輸材料在鈣鈦礦器件上的應用，目前以第一作者、通訊作者或共同作者在Nat. Mater.、Joule、Nat. Commun.、Adv. (Energy/Funct.) Mater.、Adv. Sci.等期刊上發表SCI論文40余篇，主持國自然青年基金。

  通訊作者：郭旭崗教授，2012年加入南方科技大學工作，2013年入選深圳市孔雀計劃B類人才，2018年被評為廣東省珠江學者特聘教授，2020年入選深圳市地方級領軍人才，2022年入選國家級人才項目。入選科睿唯安（Clarivate）2023、2024年度全球“高被引科學家”（Highly Cited Researchers）。主要研究領域為有機半導體材料與光電器件，特別是n-型高分子半導體材料與器件，發現了有機半導體的催化n-型分子摻雜技術。在Nature（3篇）、Nat. Mater. （3篇）、Nat. Photon.、Nat. Energy、Chem. Rev.、Acc. Chem. Res.、Acc. Mater. Res.、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、PNAS、Adv. Mater.、Joule等期刊發表論文200余篇，受Acc. Chem. Res.、Acc. Mater. Res.、Chem. Rev.、Nature Mater.、Nature Energy、Chem、Angew. Chem.、高分子學報等期刊約稿撰寫專論、展望及綜述。