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近日，中國(guó)藥科大學(xué)鐘文英教授和徐波副教授團(tuán)隊(duì)有關(guān)喹唑啉基二維有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)材料的最新研究成果——A two-dimensional quinazoline based covalent organic framework with a suitable direct gap and superior optical absorption for photovoltaic applications發(fā)表在材料化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of Materials Chemistry A（影響因子10.733）上。理學(xué)院數(shù)理系徐波副教授是第一作者，徐波副教授和鐘文英教授為共同通訊作者。

光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池，最常見(jiàn)的光伏材料是半導(dǎo)體硅和鹵素鈣鈦礦。但是由于半導(dǎo)體材料硅自身的電子結(jié)構(gòu)，其在可見(jiàn)光以及紅外光波段的光學(xué)吸收不強(qiáng)，這限制了硅基光電轉(zhuǎn)換效率。鹵素鈣鈦礦雖然具有目前最高的光電轉(zhuǎn)換效率，但是由于其材料自身的穩(wěn)定性問(wèn)題和鉛材料的毒性，實(shí)用化還比較遙遠(yuǎn)。尋找能夠?qū)嵱玫?，具有高光電轉(zhuǎn)換效率的光伏材料是化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的重要課題之一。

中國(guó)藥科大學(xué)鐘文英教授、徐波副教授研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)一種喹唑啉基二維有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)材料（COF）是直接帶隙的半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度只有1.2 eV左右，同時(shí)能夠有效的吸收可見(jiàn)光和紅外光的能量。通過(guò)理論預(yù)測(cè)，如果和硒化鋅形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率可以高達(dá)22.35%。這個(gè)數(shù)值高于單結(jié)結(jié)構(gòu)的硅基太陽(yáng)能電池的效率，與現(xiàn)在鹵素鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率相媲美。喹唑啉基二維有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)材料只有碳，氮等元素，沒(méi)有重金屬元素的危害，成本低，相對(duì)比重非常小，是一種很有潛力的光伏材料。該項(xiàng)工作報(bào)道了一種能夠在光伏領(lǐng)域應(yīng)用的二維有機(jī)材料，為尋找和設(shè)計(jì)新型光伏材料提供了新思路，同時(shí)也為COF材料提供了一種潛在的應(yīng)用方向。

喹唑啉基二維有機(jī)骨架結(jié)構(gòu)材料的光電轉(zhuǎn)換效率極圖

此項(xiàng)研究受到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國(guó)藥科大學(xué)雙一流創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（CPU2018GY25）等資助。