PCE＞20%二元OSCs！通过高极性分子电子传输层增强电荷提取实现

主要内容

在高效有机太阳能电池中，电子传输层是实现载流子高效提取的核心组件，对器件性能起着关键作用。南昌大学谌烈、上海交通大学刘烽和朱磊等人开展了相关研究，通过在分子结构中引入氢键作用、在侧链引入极性羰基，设计并合成了界面材料PDINON，并将其用作有机太阳能电池的电子传输层。该新型苝二酰亚胺衍生物具备强分子内/分子间相互作用、优异的静电势特性及良好的缺陷抑制能力，研究核心聚焦于改善界面电荷传输动力学特性。

汉森溶解度参数计算结果表明，分子间形成的O-H-N氢键可显著增强分子间相互作用，进而提升电荷推拉效应；而侧链极性羰基的引入，则进一步优化了PDINON的界面适配性能。将PDINON作为客体材料，与其他界面材料共混制备杂化界面层（如PNDIT-F3N:PDINON杂化体系），可显著提升电荷转移效率、加快载流子迁移速率，并最大程度抑制不同活性层体系器件界面处的陷阱辅助复合行为。

实验结果表明，以PNDIT-F3N与PDINON构建杂化层、PM6:L8-BO为活性层时，二元有机太阳能电池实现了19.75%的优异光电转换效率，为界面调控效率树立了新标杆，且该体系可在多种器件中实现性能的稳定提升；当活性层替换为D18:L8-BO后，器件效率进一步提升至20.17%，跻身二元有机太阳能电池的最高性能行列。

此外，该杂化电子传输层可有效抑制界面缺陷，且适配规模化制备工艺，展现出突出的规模化应用潜力——当器件面积放大至1cm²时，仍能保持顶级性能，实现18.64%的光电转换效率，且效率衰减程度极低。

南昌大学谌烈、上海交通大学刘烽和朱磊等人的研究成果，不仅为阴极界面性能优化提供了一种简便高效的策略，也为高性能有机太阳能电池器件的制备提供了重要指导思路；同时，该研究通过高效的界面工程技术，进一步推动了有机太阳能电池的商业化应用与发展进程，凸显了界面工程在光伏技术领域的变革性潜力。

文献信息

HighlyPolarMoleculesinElectronTransportLayersAchieve>20%EfficiencyandExcellentScalabilityinBinaryOrganicSolarCellsviaEnhancedChargeExtraction

JiaweiDeng,YouhuiZhang,RuiZeng,LeiZhu,JiabinLiu,ShijingZhang,YaqiPei,JiapingXie,SenkeTan,FeiHan,HuihuiLiang,ZhifuAi,FengLiu,LieChen

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202526273