基于吡咯烯二酰亚胺（PDI）的电子传输层（ETL）已被广泛证明在高效有机太阳能电池（OSCs）中具有应用潜力。然而，ETL材料对界面陷阱和能量损失的影响仍未得到充分研究。
本研究香港理工大学吕杰、李刚和深圳工业大学胡汉林等人探讨了偶极距对PDINN界面缺陷的影响，采用了三种特意设计的弱酸性材料，这些材料的羧基和羟基数量有所不同。在这些材料中，3,5-二羟基苯甲酸（2OH）具有适中的pH值和较高的偶极距，能够增强与PDINN之间的分子间作用力。这种相互作用促进了π–π堆叠，增强了与活性层和银电极的欧姆接触。P-2OH薄膜表现出更高且更均匀的电势分布，抑制了界面处的电荷复合，减少了陷阱密度至2.12 × 10^16 cm³，并将非辐射损失∆E3从0.236 eV降低至0.174 eV。因此，PM6:BTP-ec9/P-2OH器件的能量损失从0.553 eV降低至0.484 eV。
值得注意的是，P-2OH（10 nm）在此实验中实现了19.1%的优异光电转换效率（PCE），且当P-2OH的厚度增加至50 nm时，光电转换效率仍然保持在16.4%。这项工作强调了羟基和羧基在调节ETL以最小化能量损失中的重要性，并为开发厚度不敏感的高性能有机太阳能电池界面层提供了新的思路。
W. Zhang, X. Ding, J. Lv, X. Sun, D. Hu, G. Zhang, C. Gao, Y. Xue, Y. Zhong, G. Li, H. Hu, Advancing Organic Photovoltaics: the Role of Dipole Distance and Acidity in Perylene-Diimide Electron Transport Layers. Adv. Funct. Mater. 2025, 2420588.
https://doi.org/10.1002/adfm.202420588
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