有机太阳能电池因具有本征柔性、半透明性及可溶液加工性，展现出了良好的应用前景。作为有机太阳能电池的关键组成部分，界面层对有机太阳能电池的光伏性能和器件稳定性起到至关重要的作用。目前常见的阴极界面材料（cathode interfacial materials, CIMs）都可以在活性层与电极之间形成良好的接触并有效降低电极功函，但是其中的大多数存在吸收较弱或吸收范围与活性层重合过多的问题，使得界面材料难以起到拓宽太阳能电池器件吸光范围进而提升器件电路电流密度的作用。因此，开发与常见活性层光吸收互补的阴极界面材料十分重要。

近日，张浩力教授团队以4, 5, 9, 10-芘二酰亚胺（4, 5, 9, 10-PyDI）为核心结构，发展了含有叔胺，氧化叔胺和溴化季铵盐为功能基团的高效阴极界面材料t-PyDIN，t-PyDINO和t-PyDINBr（结构见图a）。4, 5, 9, 10-PyDI具有介于苝二酰亚胺（PDI）和萘二酰亚胺（NDI）之间的π共轭体系，并表现出与PDI和NDI相当的电子迁移率，因此有望与常见活性层形成互补的吸收并保证阴极界面材料的电子传输性能。同时，该工作在化合物的2位及7位的引入了两个叔丁基以平衡界面材料的结晶度和成膜性。三种新型的醇溶性良好的自掺杂阴极界面材料（t-PyDIN、tPyDINO和t-PyDINBr）均表现出良好的电子提取能力，并且其主要光吸收范围为350 nm-500 nm，与目前常用的活性层材料可以形成良好的互补吸收，从而拓宽了器件的吸收范围，并提升了器件的光电流。其中，基于t-PyDIN的二元太阳能电池器件效率可以达到18.25%，该结果是迄今为止二元有机太阳能电池的最高效率之一。此外，t-PyDIN在基于富勒烯或非富勒烯受体的体异质结体系中显示出普遍适用性，以上结果说明4, 5, 9, 10-芘二酰亚胺是具有竞争力的阴极界面材料基础结构。

这部分工作发表在Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202208383上，我校博士研究生孙文静及硕士研究生王娅婷为论文第一作者，张雅敏青年研究员和张浩力教授为通讯作者。兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室、化学化工学院为论文第一完成单位。

文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202208383