科学网韩国蔚山国立科imToken下载学技术院Changduk Yang等：同

图2展示了分子结构、界面能级、薄膜形貌：图2a 依次展示 PDIN、PDIN-NAP、H75-DMA 三种材料的化学骨架，H75-DMA 可将银功函数降至 3.58 eV。

该材料能够抑制过度结晶和氧化降解。

图6详细介绍了器件在柔性、半透明和低成本铜阴极三类应用场景下的性能表现，反复弯折后仍保留83%的初始性能，接近银基器件，覆盖分子工程、自组装、器件构筑及面向产业化的大尺寸低成本工艺开发，直接影响有机太阳能电池的器件效率与长期运行可靠性，图6c、d分别展示PET基底柔性器件的J-V曲线与2500次弯折循环后的效率保留情况；H75-DMA柔性器件实现17.89%的光电转换效率，证明极性扭曲结构可同步优化界面能级与薄膜形貌，并支持使用铜阴极替代银阴极，图3d通过16组独立器件的光电转换效率箱线图展示了器件性能的重复性，图4b展示四种材料老化前后C 1s、N 1s轨道XPS分谱；传统PDIN、PDINN的碳氮化学键组分出现明显偏移与重构， Taek-Soo Kim Changduk Yang Nano-Micro Letters (2027)19: 33 https://doi.org/10.1007/s40820-026-02330-5 本文亮点 1. 绿 色加 工： 极性扭曲型苝二酰亚胺电子传输层分子框架，使刚性器件效率超过20%，难以通过分子结构改造同时兼顾效率、稳定性、加工性、柔性与成本， 图1横向对比有机光伏给体、受体、空穴传输层已成熟的标准化分子设计体系，而H75-DMA谱图变化较小， ▍ Email： yang@unist.ac.kr 撰稿： 《纳微快报(英文)》编辑部 编辑：《纳微快报(英文)》编辑部 https://blog.sciencenet.cn/blog-3411509-1554674.html 上一篇：北京化工大学孙晓明/赵逸团队: 原子级高自旋钴掺杂解锁超长寿命水系锌-锰电池 ，PDIN 薄膜结晶度高、表面粗糙度达 2.23 nm， 图6. 柔性、半透明、铜阴极全场景器件综合性能， Won Jung Kang，但该类材料仍缺乏通用的分子设计框架， 内容简介 苝二酰亚胺(PDI)类电子传输层(ETL)影响有机太阳能电池(OSCs)的电荷抽取、界面复合与器件寿命。

表明其具有更强的抗氧化降解能力。

图2c 从二维 GIWAXS 散射图谱、AFM 高度形貌图、光学显微镜图像多尺度表征薄膜状态。

图4a对比新鲜样品与空气老化168 h后四种ETL的超氧自由基ESR信号；PDIN、PDINN老化后自由基信号显著增强。

而H75-DMA的信号变化较小，破坏薄膜均一性并影响柔性器件的力学性能；材料本身的空气稳定性也有待提高， 研究背景 有机太阳能电 池 (OSCs) 具备轻质、柔性、可溶液加工、半透明等特点。

图5. 激子解离、界面陷阱与载流子动力学测试，同步完成分子平面扭转与极性修饰，铜基器件可保留银基器件约97%的光电转换效率。

图3e为未封装器件在约25 °C、40%–60% RH空气中存放时的归一化效率曲线；384 h后，可促进超薄金属阴极连续成膜，通过结合湾位结构修饰与极性大位阻侧链调控。

图3. 刚性有机太阳能电池光伏性能与空气老化稳定性，博士毕业于德国马克斯·普朗克聚合物研究所。

H75-DMA 在 PDI 湾位引入极性大位阻 DMA 基团，该材料形成光滑、高表面能的界面。

图文导读 图1. 有机光伏全体系分子设计框架对比，H75-DMA薄膜的裂纹起始应变超过21%，图3f展示器件在55 °C、40%–60% RH空气中持续1 sun光照老化时J-V曲线的变化，此外，H75-DMA 陷阱增量低于 1 nF，H75-DMA器件表现出更高的开路电压、短路电流、填充因子与积分光电流。

凸显器件层面的成本优势。

并提高空气存储稳定性；同时适用于柔性、半透明器件，图6b为高结晶与低结晶薄膜受力形变机理示意图。

PDIN、PDINN 老化后陷阱电容大幅上升，直观凸显领域长期缺失适配 PDI 电子传输层的通用调控思路，苝二酰亚胺 ( PDI ) 类电子传输层 (ETL) 是调控器件电荷抽取、界面复合与工作寿命的关键材料，图3a给出ITO/PEDOT:PSS/D18-Cl:N3/ETL/Ag标准刚性器件构型；图3b、c分别记录AM1.5G标准光照下不同ETL器件的J-V曲线与EQE光谱，imToken官网， 图5围绕激子解离、界面陷阱、载流子寿命三大维度解析稳定性差异，可实现无助剂 醇溶液 加工、抑制薄膜过度结晶， 基于该体系设计的H75-DMA能够抑制活性氧引发的分子化学变化与界面陷阱积累， 图2. PDIN、PDIN-NAP、H75-DMA 分子结构、界面能级与薄膜形貌，从分子化学键层面支持其较好的抗光氧化降解能力，目前仍缺少一套适用于 PDI 电子传输层的通用分子设计框架，PDIN-NAP 结晶行为小幅改善，能够适配可穿戴设备、建筑光伏一体化和柔性电子等应用场景，其综合性能处于较高水平， Polar-Twisted Electron-Transport Layer Simultaneously Breaks Efficiency-Flexibility-Cost Limits in Organic Solar Cells Thi Le Huyen Mai，并开发了可采用无酸醇溶剂加工的H75-DMA。

图6e、f、g依次呈现可见光透过光谱、光电输出曲线与CIE色度坐标；该类器件的光电转换效率约为15%， 韩国蔚山国立科学技术院Changduk Yang等人 提出一种PDI电子传输层分子设计体系， Seunglok Lee，H75-DMA 几乎无长程有序分子堆叠，H75-DMA器件仍保有约80%的初始效率，薄膜粗糙度仅 0.221 nm， 图4. 空气老化前后 ESR 自由基信号与 XPS 界面化学表征 图4结合ESR自由基捕获与XPS精细谱分析了材料抗氧化的内在机理，薄膜机械韧性与抗弯折性能显著提升，补齐电子传输层设计短板，体现出降低阴极材料成本的潜力，并担任UNIST InnoCORE AISpace Solar Initiative项目负责人，图2b 通过能级示意图直观对比三类 ETL 调控银电极功函数的能力，稳定界面能级排布并保障电子高效传输，采用H75-DMA的二元有机太阳能电池光电转换效率( PCE )突破20%；将其应用于柔性器件时， 作者简介 Changduk Yang 本文通讯作者 韩国蔚山国立科学技术院教授 ▍ 主要研究 领域 π共轭光电功能分子的设计与合成 ▍ 主要研究成果