近日，平顶山学院材料科学与工程学院米立伟教授、薛灵伟教授研究团队联合嘉兴大学周二军教授开发出一种新型强光响应阴极界面材料（CDI-4N），成功将二元有机太阳能电池的光电转换效率（PCE）提升至 20.48%，该研究首次系统性地揭示了阴极界面材料（CIM）的光响应行为对器件性能的决定性作用。该成果发表于国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》（TOP期刊，中科院1区，IF=19.0）。

　　突破传统：从“暗设计”转向“光设计”

　　有机光伏器件通常在光照下工作，但传统界面材料设计往往忽略了光照下的动态变化。该研究首次系统性地揭示了阴极界面材料（CIM）的光响应行为对器件性能的决定性作用。

　　核心机制：光致自掺杂与极性增强

　　研究团队设计了两种苝二酰亚胺衍生物：不对称的 BPI-2N 和对称的 CDI-4N。实验发现，CDI-4N 在光照下展现出独特的物理机制。

　　光致自掺杂：光照诱导分子发生电荷转移，显著提升电导率（提升约 1.67 倍）。极性翻倍： 激发态下分子静电势发生剧烈重组，极化表面积比例增加 2.8倍，有效优化了界面能级排列。电荷高效提取： 增强的分子极性和结晶性促进了电子提取，同时抑制了电荷复合。

　　卓越性能与稳定性

　　基于 D18:L8-BO 活性层的器件测试显示，CDI-4N 器件实现了 20.48% 的光电转换效率（对比器件仅为 18.01%），填充因子（FF）高达 82.53%。此外，该器件在连续光照830小时后仍保持80%的初始效率，展现出优异的运行稳定性。

　　这项研究确立了“光响应工程”作为高效界面材料设计的新范式，为突破有机光伏效率瓶颈提供了全新的理论依据和材料体系

　　论文信息：

　　标题： 20.5% Efficiency Organic Photovoltaics Enabled by Strong Photo-Responsive Aromatic-Diimide Cathode Interlayer

　　https://doi.org/10.1002/adfm.202600058

（作者系平顶山学院 陈昌东）