曹镛&黄飞最新small：阴极中间层材料引入哌啶侧链以提升有机太阳能电池稳定性|中间层|太阳能电池|改性|曹镛|材料|阴极|黄飞

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室、高分子光电材料与器件研究所的曹镛、黄飞、樊宝兵等人针对小分子阴极中间层（CIL）开展结构改性研究。当前实验室有机太阳能电池（OSCs）最高光电转换效率（PCE）已经突破20%，但活性层、界面层材料结构与薄膜形貌不稳定，严重制约器件使用寿命。针对传统直链胺侧链型阴极中间层化学稳定性差的缺陷，研究团队将环状哌啶胺基团引入萘二酰亚胺（NDI）分子主链；哌啶环较低的空间可接触性能够规避其与活性层受体发生有害副反应，同时侧链‑主链之间依旧可以保持高效的分子自掺杂作用。

在端基为萘基时，哌啶改性后的材料NDI‑N‑P组装得到的有机太阳能电池光电转换效率可达19.8%，优于普通直链胺修饰的原始分子NDI‑N‑A；哌啶基团还同时优化了阴极中间层的光稳定性与热稳定性，进一步提升器件长效工作性能。

团队随后调控芳基端基的吸电子能力，制备带有异喹啉端基的阴极中间层分子NDI‑I‑P，以此探究端基性质对分子自掺杂效应、能级匹配以及器件性能的影响。该工作阐明了阴极中间层微观结构调控对于实现高效率、高稳定性有机太阳能电池的价值；哌啶改性策略同样适配苝二酰亚胺类小分子以及聚合物主链的中间层材料，为开发化学稳定性优异的阴极缓冲层、推动有机光伏器件发展提供新思路。