有机高分子半导体，凭借其质轻、出色的机械性能及可溶液加工特性，在光电器件中展现出巨大优势。其中，n-型高分子半导体作为电子传输载体，近年来受到了科研界的广泛关注。这是因为它们不仅能够作为有机晶体管、有机热电器件和有机光伏等有机电子器件的活性层材料，还能够在钙钛矿等光伏器件中作为电子传输材料，优化活性层至阴极的电子提取。近年来，南方科技大学郭旭岗、冯奎团队在氰基功能化n-型高分子半导体制备与应用方面取得了系列进展，曾多次刷新了n-型器件的性能记录（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）。

图1.富勒烯和非富勒烯电子传输材料化学结构及其性质对比。

图2. 电子传输材料特性对比和器件性能与稳定性示意图。

  通过使用所设计的氰基化n-型高分子作为非富勒电子传输材料，该团队在反式钙钛矿光伏器件中取得了最高26.1%（认证值25.4%）的光电转换效率值，优于基于PCBM的器件（24.3%）和基于非氰基取代的PBTI2-BTI的器件（14.1%）。更为重要的是，基于PCNI2-BTI的器件连续加热光照近1300小时候仍然保持了80%的初始效率，也明显优于基于PCBM（759小时）和PBTI2-BTI（503小时）的器件。这项工作为未来电子传输材料的设计提供了重要的思路，为钙钛矿太阳能电池的研究注入了新活力。

  文章链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02163-4

作者简介：

  第一/通讯作者：冯奎副研究员，2018年博士毕业于四川大学，2019年-2020年先后在南方科技大学（与武汉大学联培）、香港科技大学从事博士后研究工作。2021年加入南方科技大学材料科学与工程系郭旭岗教授团队，主要研究方向为氰基化n-型高分子半导体合成与应用。在Nature、Nat. Mater.、Acc. Chem. Res.、Nat. Comm.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Mater.等期刊上发表SCI论文70余篇，主持国自然面上/省市科研项目合计7项。

  通讯作者：廉卿副研究员，2020年博士毕业于曼彻斯特大学（英国），2020年-2022年在南方科技大学从事博士后研究工作，2023年至今在南方科技大学材料科学与工程系担任研究助理教授。主要研究方向为载流子传输材料在钙钛矿器件上的应用，目前以第一作者、通讯作者或共同作者在Nat. Mater.、Joule、Nat. Commun.、Adv. (Energy/Funct.) Mater.、Adv. Sci.等期刊上发表SCI论文40余篇，主持国自然青年基金。

  通讯作者：郭旭岗教授，2012年加入南方科技大学工作，2013年入选深圳市孔雀计划B类人才，2018年被评为广东省珠江学者特聘教授，2020年入选深圳市地方级领军人才，2022年入选国家级人才项目。入选科睿唯安（Clarivate）2023、2024年度全球“高被引科学家”（Highly Cited Researchers）。主要研究领域为有机半导体材料与光电器件，特别是n-型高分子半导体材料与器件，发现了有机半导体的催化n-型分子掺杂技术。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等期刊发表论文200余篇，受Acc. Chem. Res.、Acc. Mater. Res.、Chem. Rev.、Nature Mater.、Nature Energy、Chem、Angew. Chem.、高分子学报等期刊约稿撰写专论、展望及综述。