基于直接芳基化缩聚的A1–A2型聚电解质阴极界面材料实现厚度耐受性及20.5%效率有机太阳能电池

研究人员通过可持续的直接芳基化缩聚技术，开发出新型A1–A2型聚电解质阴极界面材料PNIBI-NDIN和PNIBI-NDINBr。这些材料具有出色的厚度耐受性（50 nm厚度仍保持17%以上效率），通过双通道电子提取机制显著提升PM6:L8-BO体系有机太阳能电池(OSCs)性能，三元器件效率突破20.45%，为下一代OSCs的可规模化制备提供创新解决方案。

　　

在有机太阳能电池(OSCs)领域，阴极界面的高效电子传输与提取堪称性能突破的关键瓶颈。这项研究另辟蹊径，采用环境友好的直接芳基化缩聚法(DArP)设计出两种结构精巧的A1–A2型聚电解质——将平面性极强的电子缺陷单元1,2-萘二甲酰亚胺苯并咪唑(NIBI)与萘二酰亚胺(NDI)巧妙耦合，所得PNIBI-NDIN及其溴代衍生物PNIBI-NDINBr展现出令人惊艳的分子特性。

这些阴极界面材料(CIMs)的独特之处在于：强电子缺陷骨架诱导的分子间紧密堆积形成"电子高速公路"，优化的最低未占分子轨道(LUMO)能级可同时捕获来自给体(Donor)和受体(Acceptor)的光生电子。更令人振奋的是，即使将材料涂覆至50纳米这种"非常规"厚度，基于PM6:L8-BO的二元器件仍能保持17%以上的功率转换效率(PCE)，刷新了该领域的厚度耐受记录。

机理研究表明，这种"双通道电子提取"机制有效抑制了非辐射复合损失。最终，PNIBI-NDIN在二元和三元体系中分别实现19.33%和20.45%的PCE，其溴代版本也达到17.89%和18.34%的优异表现。这项工作不仅为OSCs界面工程提供了新材料范式，更通过可持续合成路线展现了产业化应用的巨大潜力。