Strukturen för ITIC och tillämpningar av FREA. Kredit:College of Engineering, Pekings universitet
Från 1995-2015, fullerenderivat hade varit de dominerande elektronacceptorerna i organiska solceller (OSC) på grund av deras prestanda överlägsen andra acceptorer. Dock, nackdelarna med fullerener, såsom svag synlig absorption, begränsad avstämning av elektroniska egenskaper och morfologisk instabilitet, begränsa vidareutvecklingen av OSC:er mot högre effektivitet och praktiska tillämpningar. Därför, utvecklingen av nya acceptorer utöver fullerener är brådskande inom området OSC.
Professor Zhan Xiaowei från College of Engineering vid Peking University är en av pionjärerna som engagerar sig i utvecklingen av icke-fullerenacceptorer i världen. Under 2007, Zhans grupp var banbrytande för perylendiimidbaserade polymeracceptorer. 2015, de uppfann stjärnmolekylen ITIC och föreslog konceptet fused-ring elektronacceptor (FREA). Sedan, de utvecklade en mängd olika molekylära designstrategier, modulerade de molekylära egenskaperna genom teknik på kärnor med smältring, π-broar, ändgrupper och sidokedjor, och avslöjade struktur-egenskapsrelationerna. De hittade ny enhetsfysik och fotofysik i FREAs, skiljer sig från fullerener. De tillverkade högpresterande OSC:er och FREA-perovskite hybridceller. De kemiska egenskaperna, fysiska egenskaper och enhetsegenskaper hos FREA skiljer sig från traditionella fullerener. Tack vare uppfinningen av FREA, OSC:er har uppnått oöverträffade genombrott med effektivitet som överstiger 18 % på 5 år. FREA ger en revolution för OSC-fältet och förebådar ankomsten av nonfulleren-eran.
FREA har också använts inom andra områden, såsom perovskitsolceller, quantum dot solceller, solvattenklyvning, fotodetektorer, fälteffekttransistorer, två-fotonabsorption, fototermisk terapi, etc. FREA:er har väckt stor uppmärksamhet runt om i världen:över 150 grupper använder FERA:er i OSC:er, över 50 grupper använder FREA inom andra områden, och över 10 företag säljer FRIA. Nu för tiden, FREA är ett nytt och hett fält som leds av kinesiska vetenskapsmän och följs över hela världen.