应用于有机光伏电池的通用型有机分子阴极界面材料

有机光伏电池(Organic photovoltaics, OPV)因成本低、质轻并可实现柔性器件等优势,成为新能源领域的研究热点。为了满足器件长期使用的要求,必须使用在环境中稳定的阴极材料。然而,这类阴极材料,通常具有较高功函,不利于抽取电子。在阴极与有机活性层之间,引入一些具有特定结构的阴极界面材料(cathode interfacial material, CIM),可以有效降低阴极的功函,从而提高有机光伏电池的光电转化效率和稳定性。之外,面向实际应用,设计合成兼具“高电子迁移率”、“高玻璃化温度”的有机分子阴极界面材料极富挑战性。

华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室/高分子光电材料与器件研究所朱旭辉等,将“三(芳香基)磷氧”基团引入至1,10-菲啰啉单元,报道一种通用型有机小分子阴极界面材料Phen-NaDPO

Phen-NaDPO易合成提纯,具有高玻璃化转变温度(116 oC)与电子迁移率(~104 cm2 V1 S1);基于常规提纯(无需升华),即可得到分析纯样品;可大幅降低Ag、ITO、HOPG等基底的功函;以及在极性、弱极性溶剂中兼具良好的溶解度。采用其修饰的Ag、Al为阴极的OPV器件(ITO/PEDOT:PSS/PTB7:PC71BM/CIM/cathode),分别获得7.5%和8.56%的光电转换效率,超过Ca/Al器件(PCE = 7.31%)。并且器件的光电转化效率受阴极界面层厚度(在15 nm范围以内)影响较小。考虑到阴极材料的稳定性,有效修饰Ag等阴极显得特别重要。这项工作发表在Adv. Funct. Mater. (2014, DOI: 10.1002/adfm.201401685)。