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  近日，北京化工大學(xué)軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心劉瑤教授課題組、Thomas P. Russell教授課題組以及美國麻州大學(xué)高分子系的Todd Emrick教授課題組聯(lián)合在Angew. Chem. Int. Edit.發(fā)表題為“Transforming Ionene Polymers into Efficient Cathode Interlayers with Pendent Fullerenes”的研究論文，通過分子設(shè)計(jì)和器件工程發(fā)現(xiàn)了一種將傳統(tǒng)聚合物電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為高效普適的界面材料的方法。

  有機(jī)電子器件以質(zhì)輕、柔性、可溶液大面積加工等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。以有機(jī)太陽能電池、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管為代表的有機(jī)電子器件通常包含復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)。調(diào)控和優(yōu)化由金屬電極與有機(jī)半導(dǎo)體活性層之間所形成的軟/硬材料界面是決定器件性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。例如，置于金屬電極和活性層之間的界面修飾層可以有效降低界面處的肖特基能壘，增強(qiáng)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管器件中載流子由電極向活性層中的注入能力。在有機(jī)太陽能電池中，對(duì)金屬陰極的界面修飾可以降低金屬電極的功函，增強(qiáng)器件的內(nèi)建電場(chǎng)，減少載流子復(fù)合損耗，從而提高電池的開路電壓、短路電流和填充因子。因此，界面工程圍繞著新型界面修飾材料的設(shè)計(jì)合成以及器件工藝的優(yōu)化，已經(jīng)成為進(jìn)一步提升器件性能和穩(wěn)定性的重要手段。例如，采用新型高效的陰極界面修飾材料可以充分利用有機(jī)太陽能電池活性層的光電轉(zhuǎn)換潛力，制備光電轉(zhuǎn)換效率超過10%的器件，并且可以采用空氣穩(wěn)定性更好的高功函金屬(銀、銅、金等)作為電池陰極。因此，新型高效界面材料的開發(fā)和應(yīng)用是提高有機(jī)太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性的重要手段。

  在本文中，研究人員設(shè)計(jì)開發(fā)了基于fullerene 和ionene的新型聚合物界面材料。研究表明fullerene的引入可以大幅度改善傳統(tǒng)的ionene 聚合物的電荷傳輸能力，使得新型ionene聚合物在電子器件中具備強(qiáng)大并且普適的界面調(diào)控能力。相關(guān)工作發(fā)表于Angew. Chem. Int. Edit. 2019, DOI: 10.1002/anie.201901536. 并成功入選該期刊的very important paper (VIP)文章。 Angewandte Chemie press release對(duì)該工作進(jìn)行了新聞報(bào)道， Science Daily

以“Fullerenes bridge conductive gap in organic photovoltaics”為題對(duì)該工作進(jìn)行了報(bào)道。

  劉瑤教授、Todd Emrick教授和Thomas P. Russell教授為論文的共同通訊作者，軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心為論文的第一通訊單位，相關(guān)工作得到了北京軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心科研啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的支持，部分工作得到了國家基金委面上項(xiàng)目的支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.201901536