有机太阳能电池因其质轻，多彩，可溶液制备大面积柔性器件等独特优势而受到了广泛的关注。近年来，得益于新型光伏材料、界面层材料的开发设计以及形貌调控技术、理论研究的深入研究，有机太阳能电池的光电转化效率不断攀升，然而其较不理想的器件稳定性限制了有机光伏商业化的进程。不同于可以通过封装技术有效克服的器件水、氧稳定性，长期光稳定性是器件实际应用中需要重点关注的部分，尤其是要考虑太阳光谱中能量较强但对光电转化过程贡献较少的紫外光波段。应用反式器件结构被证明是提高有机太阳能电池稳定性的有效途径之一，根据反式有机太阳能电池的器件结构，我们可以赋予电子传输层特殊的紫外过滤功能，以提高有机太阳能电池的光稳定性。

图1  Hf(ACBN)₄的分子间相互作用以及配位作用的模拟理论计算结果

本研究设计并合成了一种具有自组装行为的金属螯合物Hf(ACBN)₄。 Hf(ACBN)₄具有较强的分子内和分子间氢键作用，氢键诱导的自组装行为使其表现出良好的抗溶剂抗性，可用作反向有机太阳能电池中的电子传输层。并且，Hf(ACBN)₄与SnO₂表面存在有效的配位作用， 使得Hf(ACBN)₄能有效地效填补SnO₂表面的氧空位，钝化表面缺陷，以减少表面电荷复合和实现更有效的电荷收集过程（图1）。得益于此，应用SnO₂/Hf(ACBN)₄界面层的光伏器件（活性层组成：PM6:BTP-eC9:PC₆₁BM）实现了18.1% 的高光电转化效率（图2）。此外，Hf(ACBN)₄在过滤紫外光和降低SnO₂氧吸收中心两方面的协同作用有效地提高了器件的光稳定性和储存稳定性。

图2 基于不同电子传输层的器件光伏性能以及器件稳定性

该工作以“Self-Assembly Metal Chelate as Ultraviolet Filterable Interface Layer for Efficient Organic Solar Cells”为题发表于《Adv. Energy Mater.》期刊上，第一作者为北京化工大学于润楠副教授，通讯作者为谭占鳌教授。北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心为第一通信单位。本研究工作得到了国家自然科学基金项目以及中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

文章信息：R. Yu, R. Shi, H. Liu, G. Wu, Z. Ma, H. Gao, Z. He and Z. Tan, Adv. Energy Mater. ,2022, DOI:10.1002/aenm.202201306.

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202201306

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