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有机光伏电池以其质轻、柔性、可溶液印刷等优势，在并网发电和可穿戴技术等领域展现出广阔的应用前景。近年来，有机光伏电池在能量转换效率方面已经取得了突破性进展，规模化制备成为推动其商业化应用的关键环节。规模化生产过程中，材料合成、电池制备工艺以及成本控制至关重要，这需要制备大批量且无批次差异的高性能材料，同时这些材料必须满足高速涂布工艺的要求。现有界面层材料尚无法同时满足上述需求，阻碍了有机光伏技术的实际应用。
在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，化学研究所高分子物理与化学实验室侯剑辉课题组围绕发展高性能界面层材料开展了系统的研究，取得了重要进展(Joule,2023,7,545–557; Adv. Energy Mater.2023,13,2301098; Adv. Funct. Mater,2023, 33,2306095.)。
近期，该课题组开发了一种新型界面层材料(N,N-二甲氨基)丙基-2,6-二苯基萘二酰亚胺(NDI-Ph)。该材料易于规模化合成，并展现出对高速涂布工艺的优异适配性。NDI-Ph的合成产率高、纯化方法简单，在100克规模下实现了14.1 元/克的低成本制备。此外，NDI-Ph具有强自掺杂效应使其具有高电导率，从而表现出对薄膜厚度的不敏感性。NDI-Ph的薄膜厚度从10 nm增加到100 nm，电池的光伏效率基本不变。这一特性为NDI-Ph在高速涂布中的应用提供有力支持。NDI-Ph在18 m min-1的涂布速度下，电池仍然保持了高的能量转换效率，展现了其在高通量有机光伏电池制备过程中的优异适配性。通过刮涂法制备的21.9 cm2器件实现了15.8%的能量转换效率，证明了NDI-Ph在有机光伏电池规模化制备中的应用潜力。相关成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.期刊（J. Am. Chem. Soc. 2024, DOI: 10.1021/jacs.4c01139），论文第一作者为博士研究生于跃，通讯作者为化学所崔勇副研究员。
Yue Yu, et al. Cost-Effective Cathode Interlayer Material for Scalable Organic Photovoltaic Cells. Journal of the American Chemical Society 2024 146 (12), 8697-8705
DOI: 10.1021/jacs.4c01139
https://doi.org/10.1021/jacs.4c01139
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