调制伪平面异质结（PPHJ）上层受体层的自聚集状态和电荷输运对于提高介电常数和抑制陷阱密度至关重要，从而实现高效稳定的有机光伏（OPVs）。
2024年11月21日，香港理工大学黄维扬教授、江西师范大学陈义旺教授、南方科技大学Aung Ko Ko Kyaw副教授团队合作在Advanced Materials期刊发表题为“Upper Layer-Modulated Pseudo Planar Heterojunction with Metal Complex Acceptor for Efficient and Stable Organic Photovoltaics”的研究论文，香港理工大学Luo Dou为论文第一作者，Aung Ko Ko Kyaw副教授、陈义旺教授、黄维扬教授为论文共同通讯作者。
该研究中，金属配合物受体（MCA），PtAC-Cl，选择性地结合到PPHJ的上层受体Y6层上，以调控形貌并填充陷阱态。实验证实了PtAC-Cl与Y6之间存在强烈的化学相互作用，可促进电子转移。同时，PtAC-Cl可以调控Y6的自聚集状态，延长激子扩散长度，从而提升电荷传输效率并降低能量无序度。因此，经PtAC-Cl调控的上层PPHJ器件实现了18.16%的显著功率转换效率（PCE）。PtAC-Cl的通用性同样在PM6/eC9和PM6/L8-BO体系中得以验证，分别达到了18.79%和19.30%的最高PCE。所有改进的PCE主要归因于填充因子（FF）和短路电流（Jsc）的提升，相较于对照组有显著改善。此外，PtAC-Cl显著提高了器件的热稳定性和光稳定性，在模拟1太阳光照下连续照明的T80寿命为≈401 h，在70℃连续加热下的T80寿命为1265 h。总之，该研究引入了MCA概念，并提出了一种提升效率与稳定性的实用且高效的方法。通过在PPHJ中使用MCA进行选择性上层调制来提高OPVs的效率和稳定性。
DOI：10.1002/adma.202410880
近年来，重金属配合物因其利用三重态激子的潜力而受到广泛关注。三重态激子寿命较长，有助于延长激子扩散长度并促进激子解离。尽管有此优势，目前尚无将金属配合物材料用作受体或供体相中的报道。为了填补这一空白，该研究中首次设计并合成了两种金属配合物受体（MCAs），PtAC-Cl和PtC-Cl。PtAC-Cl和PtC-Cl都具有一个带有Pt(PBu3)2单元的中心核。与PtC-Cl相比，PtAC-Cl表现出更深的HOMO能级。当它作为受体用于二元BHJ器件时，优化后的器件对PtAC-Cl和PtC-Cl的PCE分别达到4.58%和3.16%。二元器件的低PCE可归因于MCAs与PM6供体之间的混溶性差，导致电荷输运和重组不平衡。为了解决这一问题，在PPHJ器件中，将PtAC-Cl选择性地掺入上层受体层，以调节上层受体的自聚集和电荷传输。通过各种表征工具，包括X射线光电子能谱（XPS）、原位紫外-可见吸收光谱、有机场效应晶体管（OFET）和激子扩散长度测量，证实了引入PtAC-Cl的有效性。结果表明，PtAC-Cl不仅与Y6发生强烈的化学相互作用，促进电子从PtAC-Cl向Y6转移，还能有效抑制自聚集，提高Y6的结晶度。同时，Y6的电荷输运特性和激子扩散长度都得到了增强。因此，采用PM6/Y6:PtAC-Cl组合的上层调制PPHJ（ULM-PPHJ）OPVs提高了介电常数，降低了陷阱密度和能量无序度，从而显著提升了载流子传输性能。因此，与对照PPHJ器件（PCE为17.11%）相比，PM6/Y6:PtAC-Cl ULM-PPHJ器件的PCE提高到18.16%。此外，PtAC-Cl的通用性在PM6/eC9和PM6/L8-BO体系中得到了进一步验证，分别达到了18.79%和19.30%的卓越PCE。此外，PtAC-Cl调节剂显著提高了器件的热稳定性和光稳定性，在模拟1阳光照下连续照明的T80寿命为≈401 h，在70℃连续加热下的T80寿命为1265 h，优于对照PPHJ器件（光稳定性和热稳定性的T80寿命分别为≈252 h和242 h）。该研究不仅首次在OPVs中引入了MCA的概念，而且提出了一种利用MCA对PPHJ进行上层调制来实现高效稳定OPVs的有效方法。
总之，该研究首次制备了两种MCAs，并对其光电性质进行了深入的研究。研究结果表明，PtAC-Cl可以作为PPHJs器件上层的多功能调节剂。由于PtAC-Cl与Y6之间的强化学相互作用，提高了Y6的电荷输运和LD。值得注意的是，PPHJ薄膜上层Y6层中的PtAC-Cl有利于垂直分布和控制组分位置，从而提高介电常数，降低陷阱密度，减少能量无序。因此，由于减轻了电荷重组和增强了电荷输运，PCE从PPHJ器件的17.11%增加到ULM-PPHJ器件的18.16%。PtAC-Cl还被应用于PM6/eC9和PM6/L8-BO系统，证明了其普遍适用性，分别达到了18.79%和19.30%的最佳PCE。更重要的是，PM6/Y6:PtAC-Cl器件的光稳定性和热稳定性得到了显著提高，T80寿命分别为≈401 h和1265 h。该研究表明，MCA可以作为上层的多功能调节剂，以实现高性能和稳定的OPVs。
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