摘要：有机太阳能电池的结构包括电极、界面层和活性层,在活性层和电极之间引入界面层是降低界面势垒,提高电荷分离和收集效率的有效方法，因此界面层材料对于实现有机太阳能电池优异的光伏性能和器件稳定性至关重要。其中，阴极界面层主要作用是助力电子传输，阻挡空穴等，然而，目前很

有机太阳能电池的结构包括电极、界面层和活性层,在活性层和电极之间引入界面层是降低界面势垒,提高电荷分离和收集效率的有效方法，因此界面层材料对于实现有机太阳能电池优异的光伏性能和器件稳定性至关重要。其中，阴极界面层主要作用是助力电子传输，阻挡空穴等，然而，目前很少阴极界面材料可以同时满足如低成本、高效率、对薄膜厚度不敏感和良好的稳定性等条件。为了应对这一挑战，北京师范大学李翠红教授、薄志山教授与青岛大学刘亚辉教授、刘玉强教授设计并合成了一种新型PDI衍生物P-C3T作为阴极界面层，基于D18:L8-BO的器件实现了19.52%的优异的光电转换效率(PCE)、在手套箱中放置5000 h后仍能保持初始效率的96%。且该材料在膜厚为40nm时仍能够保持初始效率的95%。该工作以题为“19.5%-Efficiency Organic Solar Cells with High Thickness Tolerance and Exceptional Device Stability Enabled by TEMPO-Functionalized Perylene Diimide as a Cathode Interface Layer”的论文发表在最新一期《Advanced Functional Materials》上。

图1基于P-C3T作为阴极界面层

图2P-C3T的合成路线及部分材料的化学结构

作者通过简单的步骤合成了成本低廉的阴极界面材料P-C3T，收率在90%以上。研究发现，P-C3T不仅具备良好的电导率，其本身含有的季铵盐能够产生界面偶极，显著降低银电极功函，从而提高活性层与阴极的欧姆接触。基于D18:L8-BO的器件实现了19.52%的光电转换效率，器件放置手套箱中5000 h后效率保留了初始效率的96%，光照300 h后效率仍保持在初始效率的80%。此外，在不同活性层器件中，发现P-C3T作为界面层时，器件效率都显示出不同程度的提高，说明该界面层具备良好的普适性。

图3P-C3T的光谱性质及其能级表1器件数据

表2基于P-C3T不同厚度的器件数据

图4基于不同CIL器件的示意图及电学表征

图5基于不同CIL器件的放置稳定性和光照稳定性

图4P-C3T在不同活性层体系的PCE数据统计

综上，本工作开发了一类具有低成本与膜厚不敏感的阴极界面层材料，应用该界面层成功提高了有机太阳能电池器件的光电转换效率和器件稳定性。希望我们的工作可为高效界面层材料的开发提供新策略，并助力有机光伏器件的大面积涂布生产及商业化应用。

来源：小陈的科学讲堂