近年来,一系列基于苝二酰亚胺(PDI)的单体和交联共聚物被报道,它们作为有机太阳能电池的阴极界面层(CIL)展现出优异的光电性能。然而,单体结晶度高和共聚物批次间重复性差的问题仍未得到解决,这促使人们探索PDI基材料的尺寸。鉴于此,2025年11月24日北航李燕&孙艳明于Angew刊发具有交叉构象的苝二酰亚胺二聚体作为高性能稳定薄膜太阳能电池的阴极界面层的研究成果,本文设计并合成了基于PDI的均聚低聚物,即单键连接的苝二酰亚胺二聚体(S-di(PDI)s)。与PDI单体相比,S-di(PDI)s不仅保留了PDI亚基的大平面共轭主链,而且两个PDI链段之间呈现交叉构象,这有利于在保持优异电子传输能力的同时,减少分子间过度聚集,并获得出色的光学和热稳定性。其中,采用S-di(PDI)-NBr CIL制备的D18:L8-BO二元器件实现了高达20.53%的光电转换效率,甚至高于目前先进有机太阳能电池(OSC)系统中广泛使用的共聚物PNDIT-F3N作为CIL制备的器件。同时,基于S-di(PDI)-NBr阴极界面层的钙钛矿太阳能电池也实现了26.53%的优异效率,远高于基于C60阴极界面层的钙钛矿太阳能电池。
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