北京科技大学化学与生物工程学院张少青

xinglai

张少青，北京科技大学副教授。2012-2017年于北京科技大学化生学院取得博士学位。2003-2006年于清华紫光英力公司从事药物合成工作；2006-2008年，美国加州大学洛杉矶分校材料学院任实验室助理；2008 -2011年，在美国朔荣公司（Solarmer Energy Inc.）任职高级研究员。2017年至今，就职于北京科技大学化学与生物工程学院。长期从事有机/聚合物光伏材料的设计与合成，以及器件制备的相关研究；自主制备的材料多次取得有机太阳能电池光伏效率的世界纪录，2015年和2018年分别实现10.2%与14.4%的光伏效率。工作以来参与发表SCI论文100余篇，申请发明专利6项；全部论文被他引12000余次，H因子53。


张少青
副教授
办公地点： 理化楼301
办公电话：
电子邮件： shaoqingz@ustb.edu.cn
本科课程： 有机光电材料与器件
研究生课程：
科研方向： 共轭聚合物给体/受体材料的设计合成和光伏器件表征工作
社会职务：
简历
2019.07-至今 北京科技大学化学与生物工程学院，副教授
2017.03-2019.06 北京科技大学化学与生物工程学院，教师博士后
2012.09-2017.01 北京科技大学化学与生物工程学院，博士


科研业绩
1.国家自然科学基金青年科学基金，负责人
2.国家自然科学基金重点项目，子课题负责人
3.中国博士后科学基金


获得奖励/专利
招生计划
代表性论文论著
1.Yunpeng Qin, Shaoqing Zhang,* Ye Xu, Long Ye, Yi Wu, Jingyi Kong, Bowei Xu, Huifeng Yao, Harald Ade, Jianhui Hou* “Reduced Nonradiative Energy Loss Caused by Aggregation of Nonfullerene Acceptor in Organic Solar Cells” Adv. Energy Mater. 2019, 1901823.
2.Shaoqing Zhang, Lijiao Ma, Long Ye, Yunpeng Qin, Ye Xu, Xiaoyu Liu, Yi Wu, Wenchao Zhao, Harald Ade, Huifeng Yao, Jianhui Hou* “Modulation of Building Block Size in Conjugated Polymers with D−A Structure for Polymer Solar Cells” Macromolecules 2019, 52, 7929-7938.
3.Yi Wu, Jingyi Kong, Yunpeng, Qin, Huifeng Yao, Shaoqing Zhang,* Jianhui Hou “Realizing Green Solvent Processable Non-fullerene Organic Solar Cells by Modulating the Side Groups of Conjugated Polymers” Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 0001–0009.
4.Shaoqing Zhang, Yunpeng Qin, Jie Zhu, Jianhui Hou* “Over 14% Efficiency in Polymer Solar Cells Enabled by A Chlorinated Polymer Donor” Adv. Mater. 2018, 30, 1800868.
5.Yunpeng Qin, Long Ye, Shaoqing Zhang,* Jie Zhu, Bei Yang, Harald Ade* and Jianhui Hou* “A polymer design strategy toward green solvent processed efficient non-fullerene polymer solar cells” J. Mater. Chem. A 2018, 6, 4324-4330.
6.Xiaoyu Liu, Long Ye*, Wenchao Zhao, Shaoqing Zhang*, Sunsun Li, Gregory M. Su, Cheng Wang, Harald Ade*, Jianhui Hou* “Morphology control enables thickness-insensitive efficient nonfullerene polymer solar cells”, Mater. Chem. Front. 2017, 1, 2057.
7.Shaoqing Zhang, Jianhui Hou* “Rational Design Strategies for Polymer Donors for Applications in Non-fullerene Organic Photovoltaic Cells (面向非富勒烯型有机光伏电池的聚合物给体材料设计)”, Acta Phys. –Chim. Sin. 2017, 33 (12), 2327-2338.
8.Shaoqing Zhang, Liyan Yang, Delong Liu, Chang He*, Jianqi Zhang, Yun Zhang, Jianhui Hou* “Influence of the replacement of alkoxyl with alkylthienyl on photovoltaic properties of two small molecule donors for organic solar cells”, Sci. China Chem. 2017, 60, 1340-1348.
9.Shaoqing Zhang, Yunpeng Qin, Mohammad Afsar Uddin, Bomee Jang, Wenchao Zhao, Delong Liu, Han Young Woo*, Jianhui Hou* “A Fluorinated Polythiophene Derivative with Stabilized Backbone Conformation for Highly Efficient Fullerene and Non-Fullerene Polymer Solar Cells” Macromolecules, 2016, 49, 2993-3000.
10.Shaoqing Zhang, Long Ye *, Hao Zhang, Jianhui Hou* “Green-solvent-processible organic solar cells”, Mater. Today, 2016, 19, 533-543.
11.Shaoqing Zhang, Long Ye *, Jianhui Hou* “Breaking the 10% Efficiency Barrier in Organic Photovoltaics: Morphology and Device Optimization of Well-Known PBDTTT Polymers”, Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1502529.
12.Shaoqing Zhang, Bei Yang, Delong Liu, Hao Zhang, Wenchao Zhao, Qi Wang, Chang He, Jianhui Hou* “Correlations among Chemical Structure, Backbone Conformation, and Morphology in Two Highly Efficient Photovoltaic Polymer Materials.” Macromolecules, 2016, 49, 120-126.

xinglai

2019年11月19日，科睿唯安学术研究事业部公布了2019年度“高被引科学家”名单，全球近60个国家的6216人次来自各领域的高被引科学家入榜。在中国内地上榜科学家中，有510人次来自高校，覆盖了16个学科，我校共有5人次上榜。其中，我院张少青副教授同时入选化学和材料科学两个学科。
据科睿唯安官方报道，入选“高被引科学家”的自然科学家和社会科学家，均发表了多篇高被引论文，其被引频次位于同学科前1%，彰显了他们在同行之中的重要学术影响力。

shiren

由于具有低成本制备、柔性及独特的外观优势，有机光伏技术得到了广泛关注，是当前的研究前沿之一。近期，我院张少青副教授、中科院化学所侯剑辉及天津大学叶龙三个团队合作，在《Materials Today》上发表了题为“PBDB-T and its derivatives: A family of polymer donors enables over 17% efficiency in organic photovoltaics”的综述（Materials Today 2020, 35, 115），论述了PBDB-T及其衍生物材料优良光伏性能的原因，总结了围绕该类材料取得的进展，并对未来的发展进行了展望。

图1. 左图为PBDB-T及其部分衍生物化学结构。右图为近年来PBDB-T及其衍生物在有机光伏领域取得的部分光伏数据，以及在主要学术期刊上与其他给体材料出现频率的对比（红色为PBDB-T及其衍生物，绿色为其他给体材料）。a）为富勒烯器件中PBDB-T类给体与其他给体填充因子FF及其极限值的对比。b）为与非富勒烯受体相关的新受体研究中， PBDB-T类给体与其他给体使用频率及器件效率的对比。c）为与非富勒烯受体相关的器件物理及形貌调控研究中， PBDB-T类给体与其他给体使用频率及器件效率的对比。d）为与非富勒烯受体相关的器件工程研究中， PBDB-T类给体与其他给体使用频率及器件效率的对比。


PBDB-T及其衍生物是由BDT与BDD单元交替共聚构成的一类共轭聚合物材料。从2012年首次报道起（Macromolecules 2012, 45, 9611）便展现出优异的加工性能和光伏性能。该类材料通常具有链间相互作用强、相区尺度相对较小的聚集结构特征，并且具有高的消光系数与较好的载流子迁移率（Advanced Materials 2015, 27, 4655；Advanced Materials 2018, 30, 1800868）。给-受体之间形成纳米互穿网络相分离结构是有机光伏电池获得高光伏效率的关键，相当多的材料体系都是由于相分离形貌的失配，导致无法在光伏器件中正常工作。然而，PBDB-T类材料作为给体与各类受体材料共混时，十分易于获得纳米尺度的相分离结构，这一关键因素使其能够与各类非富勒烯受体材料表现出优良的匹配性，从而实现突出的能量转换效率。因此，多种性能优异的PBDB-T衍生物材料被应用于高效率光伏电池的制备（Angewandte Chemie International Edition 2018, 57, 12911；Journal of American Chemistry Society 2017, 139, 7148）。图1左侧部分展示了PBDB-T及典型衍生物材料中的结构单元；右侧部分为该类材料与其他类型给体材料之间的光伏性能对比及研究热度统计。十分明显，作为给体材料，PBDB-T及其衍生物的光伏性能明显优于其它材料体系，因此为近年来的非富勒烯受体相关研究提供了重要支撑。

图2. 使用PBDB-T及其衍生物旋涂制备的薄膜通常显示出麻绳状的聚集形貌。a）PBT1-O，PBT1-C和PBT1-S的重复单元结构式及其AFM照片。b) PBT1-O，PBT1-C和PBT1-S的GIWAXS衍射花样及面内面外散射数据。c) PBT1-O，PBT1-C和PBT1-S的基底面内面外方向散射数据。d)和e）共同展示了麻绳状聚集结构与棉絮状聚集结构的差别及相区纯度的差别。f) PBDB-T:IT-M和PBDB-T:IT-4F共混膜的二维GIWAXS衍射花样。g) PBDB-T:IT-M和PBDB-T:IT-DM共混薄膜的循环平均的RSoXS线形。h) 使用不同数均分子量的PBDB-TF制备PBDB-TF:IT-4F共混薄膜的Flory-Huggins常数相图。黄色阴影代表了测试的电子传输渗透阈值。绿色虚线代表了PBDB-TF:IT-4F共混膜的双结线/组成关系图。4个样品后的数字为PBDB-TF的数均分子量（51.2 kDa, 39.5 kDa, 30.8 kDa和27.6 kDa）。


PBDB-T及其衍生物使用简单的溶液加工工艺便可实现高效率、可重复的光伏性能，其主要原因是该类材料主链重复单元间具有独特的聚集结构，其固态薄膜的微观形貌受溶液加工参数的影响相对较低，有利于获得易重复的高效率结果。

图3.左侧为已报道的高效率非富勒烯器件ΔFF与ΔVoc关系的散点图。所用给体材料为PBDB-T及其同系物时标记为红点；所用给体材料为其他给体材料时标记为红蓝点。黄色边框的点为各自类型器件中具有最高光伏效率的报道。右侧为迄今为止的报道中PBDB-T及其同系物的应用领域示意图。


此外，在给-受电子能力/特性匹配的前提下，PBDB-T及其衍生物能够与当前的绝大多数受体材料均可实现良好的电荷转移。该文章总结了使用PBDB-T及其衍生物的器件中电荷转移特性及能量损失。优异的性能使得PBDB-T及其衍生物被广泛用于有机光伏研究，推动“新受体材料”、“半透明器件”、“三元组分活性层”、“界面层功能调制及多结器件”等方面取得了丰硕成果。

xiuxing

2022年11月15日科睿唯安公布2022年度“高被引科学家”名单，来自全球69个国家和地区的6938名科学家入选，北科大5人次上榜我院张少青副教授名列其中。
        张少青，北京科技大学副教授，就职于化学与生物工程学院。长期从事有机/聚合物光伏材料的设计与合成以及光伏器件的相关研究，聚焦光伏功能共轭高分子的聚集态结构和光电特性协同调控，开展分子结构设计和电池制备方法研究，取得了一系列创新性成果并多次实现光伏效率突破。
       近年来作为第一/通讯作者身份在Adv. Mater., Mater. Today, Energy Environ. Sci., Natl. Sci. Rev.等国内外期刊中发表高水平SCI论文34篇，其中7篇入选ESI高被引论文，2篇入选“中国百篇最具影响国际学术论文”，1篇入选中国科协优秀科技论文遴选计划；参与发表研究工作100余篇，总引用次数超过2万次，H因子66。作为负责人承担国家自然科学基金委青年项目一项、面上项目一项；作为项目骨干承担国家自然科学基金重点项目一项、国家重点研发计划课题一项。
        2022年度“高被引科学家”名单是根据2011年1月至2021年12月的11年期间所发表的高被引论文数量遴选得出，入选名单的科学家均发表了多篇高被引论文，其被引频次在 Web of Science™ 中位于同学科、同发表年份的前1%，彰显了他们在同行之中的重要学术影响力。