非富勒烯电子传输层!20.5%有机+26.5%钙钛矿,苝酰亚胺分子双破纪录!告别C60、PCBM统治时代

来源:钙钛矿坊发布时间:2025-12-01 15:50:56

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Perylene-Diimide Dimers with Cross Conformations as Cathode Interfacial Layers for High-Performance and Stable Thin-Film Solar Cells

信仰之跃:https://doi.org/10.1002/anie.202523043

通讯:北京航空航天大学李燕、孙艳明

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单键连接的苝二酰亚胺二聚体的合成路线:S-di(PDI)-N、S-di(PD1)-NBr、S-di-NO。用于比较的单体PDI-N的结构也显示在这里。底部插入的数字是基于B3LYP/6-31G(d)的优化构象

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图1:PDI-N与S-di(PDI)-NBr静电势、电导、吸收、UPS对比;二聚体电导1.81×10⁻³ S m⁻¹,功函数降至4.20 eV,更利电子收集。

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图2:原位UV-vis与GIWAXS显示二聚体成膜均匀、面朝上π-π堆积有序,结晶适度不聚集。

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图3:PM6:L8-BO器件中S-di(PDI)-NBr效率19.66%居首,D18:L8-BO进一步提升至20.53%,优于PNDIT-F3N;电荷抽取/复合抑制全面领先。

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图4:AFM与热/光老化测试:二聚体粗糙度稳定,600 h存储保持>89%初始效率,MPP追踪T80≈273 h远胜单体51 h。

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图5:钙钛矿电池中12 mg mL⁻¹ S-di(PDI)-NBr旋涂给出26.53%效率,高于蒸镀C60的26.03%;55 °C 600 h与连续光照均保持>95%初始性能。

PDI单体易聚集、共聚物批次差,北京航空航天大学李燕与孙艳明团队设计单键交叉构象PDI二聚体S-di(PDI)s,兼具平面π-传输与扭曲抗聚集特性。S-di(PDI)-NBr在有机太阳电池中实现20.53%效率并刷新厚度耐受,在钙钛矿电池中旋涂即可达26.53%效率,且热/光稳定性显著优于C60与单体,为高效稳定薄膜光伏提供了可规模化的新型阴极界面材料。


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