北京
广西大学阚志鹏、清华大学深圳国际研究生院Man-Chung Tang等人研究表明，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS, PP）凭借优异的光学透光性与溶液可加工特性，被广泛应用于有机太阳能电池空穴传输层。然而，PP存在界面能级失配、电荷陷阱缺陷以及与活性层相容性较差等问题，极易诱发严重的非辐射复合损耗，大幅限制了器件光电性能的提升。
针对上述问题，该团队开发了一种基于刚性平面给体-受体分子BN3的界面改性策略。BN3分子具有平面受体母核与二苯胺类给电子侧基，可高效发生分子内电荷转移，凭借自身电子不对称特性在PP表面构筑均匀的取向型界面偶极层。该偶极层可有效调控界面能级势垒，将最高占据分子轨道能级下移至−5.5 eV，有效消除界面能级失配问题，显著提升空穴抽取与传输效率；同时将PP/BN3复合薄膜电导率优化至2.9 × 10⁻⁶ S·cm⁻¹。
此外，BN3诱导生成的界面偶极层能够优化界面表面能，诱导活性层分子有序堆积，改善薄膜纳米尺度形貌。界面表面能优化效果与荧光共振能量转移（FRET）协同调控激子动力学，显著抑制非辐射能量损耗。基于该改性策略的本体异质结器件最优光电转换效率（PCE）可达20.1%，显著优于18.5%的原始对照器件；准双层结构器件同样实现19.9%的高PCE，充分验证了BN3与给体之间的FRET效应，同时证明界面偶极调控机制在不同器件结构中均具备良好普适性。
综上，界面偶极调控可同步实现能级匹配优化、薄膜形貌调控与激子动力学管理，有效突破传统中间层改性技术的局限性。该研究建立了一套通用、高效的界面调控体系，为高性能、高稳定性有机光伏器件的结构设计与性能优化提供了全新的变革性思路。
文献信息
SynergisticEnergeticsandExcitonManagementDrivenbyInterfacialDipolesEnable20.1%EfficientOrganicSolarCells
XinLi,LuoHuang,SeinChung,AnhaiLiang,XuemengYu,JianchengZhong,JingjingZhao,SijieLi,MinZhang,KangHyukCho,Jeng-HunLee,KilwonCho,SafakathKaruthdath,Man-ChungTang,ZhipengKan
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.74208
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