刘瑶JACS：两性离子仿生受体 - 受体型中间层赋能有机太阳能电池

**匹配有源层电学特性且具备优异厚度容错性的中间层设计，是推动有机太阳能电池（OSC）性能提升与产业化发展的关键。两性离子聚合物是有机电子器件中间层的重要功能材料，目前研究与应用*广泛的两性离子侧链为磺基甜菜碱（SB），而其他阴阳离子配对结构的探索仍较为匮乏，且两性离子中阴离子基团的作用机制尚不明确。针对上述问题，北京化工大学刘瑶、刘文旭与中国科学院大学张昕等人受生物磷脂结构启发，通过氟化磷脂酰胆碱极性侧链与受体 - 受体（A1–A2）型共轭主链的协同构筑，开发了一种新型两性离子中间层材料 PDITz-PC。

该侧链与主链协同改性策略可实现多项性能协同优化，使材料能级与主流电子受体精准匹配，有效抑制寄生光吸收，同时构建*度有序的分子堆积结构、降低薄膜亲水性。所得 PDITz-PC 兼具优异的功函数调控能力、电学特性与界面接触性能，能够满足溶剂正交性、*效功函数调控、提升器件内建电势等核心应用要求。同时，该材料具有更深的前线分子轨道能级、优异的分子有序度与耐湿稳定性，与当前主流*效有源层*度兼容，可适配有源层材料的迭代升级需求。

将 PDITz-PC 作为中间层应用于有机太阳能电池后，可显著促进激子解离、优化电荷输运、抑制电荷复合，有效提升器件工作稳定性，使不同有源层体系的小面积（0.04 cm²）与大面积（0.6 cm²）器件均可获得优异的光电转换效率（PCE）。该材料展现出优异的厚度容错特性，在中间层厚度增至 115 nm 的厚膜制备条件下，PM6:Y6 基器件仍可保持峰值效率的 92%，具备良好的规模化涂布适配性。

器件测试结果表明，PDITz-PC 具有优异的体系通用性：在 D18:L8-BO:BTP-eC9 三元体系中，小面积器件光电转换效率可达 21.02%；在 PM6:L8-BO:BTP-eC9 三元体系中，0.6 cm² 大面积器件仍实现 19.61% 的*光电转换效率。同时，基于该中间层的器件储存稳定性与工作稳定性显著提升，有效提升了有机太阳能电池的商业化应用潜力。

本研究建立了侧链 - 主链协同调控界面材料的通用设计策略，有效解决了传统中间层与新型有源层适配性差、工艺容错性不足的难题，打通了实验室*性能器件研发与规模化量产之间的技术壁垒，为构筑*性能、*稳定、可工艺兼容的有机光伏器件提供了新的设计思路，对推动有机光电器件的产业化落地具有重要参考价值。

文献信息

Zwitterionic Bioinspired Acceptor–Acceptor (A1–A2) Type Interlayers for Organic Solar Cells

Wentian Han、Junjie Wen、Yongkang Jiang、Lulu Fu、Huixiang Zhang、Ziyang Han、Xin Zhang、Huayi Liu、Jiang Zhu、Zuhao You、Yihe Qi、Xianhao Wang、Nade Chen、Wenxu Liu、Yao Liu

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.6c00049

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