太阳能电池是极端远景的新能源技能。根据有机分子的太阳能电池具有许多长处，例如，资料来历广泛、价格实惠公正、工艺简略、柔韧性好、易于大规模出产、轻浮柔软易带着，并且可降解，对环境污染小。但是，长时刻以来有机分子太阳能电池的光电转化功率不高，与无机半导体太阳能电池比较仍有很大的距离。这是因为光能被有机分子吸收后，虽然会产生从给体部分到受体的电荷转移，但有机分子的载流子迁移率较低，含能的激起态电子往往被捆绑在同一个小分子里，使得未经完全别离的电子和空穴很容易产生复合，然后大幅度的下降了终究的光电转化功率。

  江俊课题组长时刻深耕于光电功用分子和光催化系统规划与模仿范畴，聚集于电子运动这一要害主线，根据榜首性原理模仿进行结构规划以调控电子被光激起后演化行为（NatureCommun.2017,8:16049;J.Phys.Chem.Lett.2016,7,1750）。而在这次的单分子有机太阳能电池中，光开关分子偶氮苯入到一个典型的给体-受系统统（三联吡啶铂合作物）中，组成一个给体-光开关-受系统统。榜首性原理核算标明，该分子具有平面共轭构型，能吸收可见光，产生的受激电子会从偶氮苯和给体敏捷转移到能级更低的受体上（如图所示，时刻约为2皮秒）；而失掉电子的偶氮苯分子顺反异构势垒会下降，然后自发产生从反式到顺式的构型转化（时刻尺度为皮秒-纳秒量级）；分子构型改变导致系统的共轭结构被损坏，导电性也大幅度的下降，受体上的含能受激电子无法回到偶氮苯和给体，所以电子和空穴分别被储存在受体和给体上，完成了高效的电荷别离（激起态寿命为微秒量级）；当受激电子被耗费（流入电极）之后，分子回到基态，此刻的偶氮苯仍处于顺式构型，因为偶氮苯本身的特性，顺式分子可以吸收可见光转化回到反式构型，并开端下一轮循环。

  这一研讨系统经过奇妙的规划按捺了有机太阳能电池中的电荷复合进程，完成了高效的电荷别离和分子导电性的主动切换，是首个自适应开关的有机太阳能电池规划。文中所报导的给体-光开关-受系统统不仅仅局限于偶氮苯和三联吡啶铂合作物分子，其他光开关分子和给体-受系统统也可以适用于这一复合系统中。这一规划选用有机物小分子作为资料，处理了有机太阳能电池中易产生电荷复合和导电性无法切换的问题，为低成本、易组成的有机分子系统大规模用于太阳能电池、光催化等范畴打开了大门。

  该论文榜首作者为化学院博士生伍半夜，崔鹏和张国桢博士为并排一作，江俊为通讯作者。相关作业得到了科技部青年973项目、国家自然科学基金、我国科学院先导项目的赞助。