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。