嘉兴大学，南昌航空大学，四川大学，AFM：弯位氟苯取代苝酰亚胺阴极界面层助力有机太阳能电池效率突破20%

第一作者：胡林

通讯作者：胡林，李鸿祥，周丹，周二军，李在房*

单位：嘉兴大学，南昌航空大学，四川大学

在非富勒烯有机太阳能电池（OSCs）中，阴极界面层（CIL）与活性层的界面接触对器件性能至关重要。基于苝二酰亚胺（PDI）的 n 型 CIL 由于其优异的电子传输特性和良好的器件可重复性而受到广泛关注。尽管其高度平面的分子骨架有利于 π-π 堆叠和电荷传输，但也易导致过度聚集，从而引发薄膜形貌恶化并降低界面接触质量。为应对这一问题，研究者通过调控弯位与酰胺位的分子结构来优化分子聚集、结晶性及自掺杂效应。尽管已有一定研究进展，但 CIL 与活性层之间的能级匹配及界面相互作用仍常被忽视。因此，发展更加精细的界面工程策略以优化器件接触界面，从而进一步促进电荷高效提取并提升器件整体性能，具有重要的科学与应用意义。

本工作创新性地设计并合成了两种新型基于苝二酰亚胺（PDI）弯位含氟代苯单元的阴极界面层（CIL）材料 PDINN-B2F 和 PDINN-B3F，并系统研究了氟代苯引入对界面层分子聚集与结晶形态、能级结构、自掺杂效应及界面相互作用等性质的影响，同时深入分析了这些性质对器件性能的调控作用。尤其值得注意的是，PDINN-B3F 展现出更优的能级匹配和与下层活性层更紧密的界面接触，使器件光电转换效率达到 20.36%，并在空气环境及持续光照下均表现出优异的稳定性，显示出其作为高性能 CIL 在高效且稳定的有机太阳能电池（OSCs）中的巨大应用潜力。

综上，本工作不仅凸显了氟代苯功能化的CIL在精细调控界面性质、实现高性能且稳定的OSCs方面的巨大潜力，并为新型OSCs界面材料分子设计开发提供了新的思路。

“Bay-Area Fluorobenzene-Substituted Perylene Diimide Cathode Interlayer Enables Organic Solar Cells Exceeding 20% Efficiency”

本文的第一作者为嘉兴大学胡林，通讯作者为胡林、李鸿祥博士和周丹、周二军和李在房教授，该工作得到了上海同步辐射光源的大力支持。