有机太阳能电池（OSCs）凭借优异的机械柔韧性、轻质特性与溶液可加工性，已成为极具产业化潜力的新型光伏器件。目前，通过材料优化与器件工艺迭代，单结有机太阳能电池的光电转换效率（PCE）已突破 21%。但器件从实验室走向工业化应用仍面临诸多界面难题，其中阴极界面层（CIL）与活性层、电极之间的界面适配性差的问题尤为关键。在众多阴极界面材料中，N,N'- 双 (3-(二甲氨基) 丙基) 苝 - 3,4,9,10 - 四羧酸二酰亚胺（PDINN）凭借能级匹配度高、电子迁移率优异、制备简便等优势，被广泛应用于高性能有机太阳能电池。
然而，PDINN 材料本身存在两大固有缺陷，严重制约器件性能与稳定性：刚性 π 共轭骨架易在成膜过程中发生剧烈自聚集，导致薄膜粗糙度高、形貌不均，引入大量界面缺陷并加剧电荷复合；同时，分子末端活性胺基易与非富勒烯受体发生副反应，诱发活性层分子分解与不可逆衰减，造成器件效率持续下滑。现有改性手段多单一改善形貌或稳定性，无法同时解决 PDINN 自聚集与胺基诱导降解的双重问题。
针对这一技术瓶颈，青岛大学刘亚辉、北京师范大学化学学院薄志山等人提出一种高效、简便的双功能掺杂策略，将 1 - 羟基苯并三唑（HOBT）添加剂引入 PDINN 阴极界面层。HOBT 可通过 N–H 与 PDINN 末端胺基构建稳定氢键网络，显著抑制 PDINN 分子自聚集，将薄膜粗糙度由 1.80 nm 降至 1.43 nm、活性层界面粗糙度由 0.97 nm 降至 0.84 nm，有效优化界面形貌、减少缺陷；同时，苯并三唑共轭骨架可实现紫外光吸收，有效缓解胺基引发的光氧化降解，大幅提升界面化学稳定性。
基于 D18:L8-BO 体系的改性器件实现了20.01% 的高光电转换效率，明显优于原始 PDINN 对照器件的 19.34%。空气环境稳定性测试表明，未封装改性器件连续老化 500 h 后仍可保持初始效率的 82.7%，远高于对照组的 70.5%。该工作通过单一添加剂同步攻克了 PDINN 界面自聚集与化学稳定性差的两大难题，为构筑高效、长寿命、可量产的有机太阳能电池提供了崭新且实用的改性方案。
文献信息
Suppressing Aggregation and Acceptor Degradation via Cathode Interlayer Doping toward High-Performance Organic Solar Cells
Yetai Cheng、Chunyu Gu、Junjie Wang、Xing Yan、Chunrui Zhao、Hao Lu、Zhishan Bo、Yahui Liu
https://pubs.rsc.org/cc/article-abstract/doi/10.1039/D6CC05383A/1358612/Suppressing-Aggregation-and-Acceptor-Degradation?redirectedFrom=fulltext
