Cathode interface layers (CILs) are crucial for optimizing the power conversion efficiency (PCE) and stability of organic solar cells (OSCs). Two small molecule CILs, PDINN‐TS and PDINN‐BS are developed, by modifying the bay sites of perylene diimide (PDI) with thieno [3,2‐b] thiophene and 2,2′‐bithiophene, separately. Due to better electron‐donating capacity and longer conjugate length of the 2,2′‐bithiophene, PDINN‐BS exhibits a stronger self‐doping effect and superior interface compatibility compared to PDINN‐TS. Consequently, in PM6: Y6 OSCs, PDINN‐BS achieved an elevated PCE of 16.95%, surpassing PDINN‐TS of 16.66%. Meanwhile, PDINN‐BS exhibits excellent universality. When employing PM6: BTP‐eC9 and PM6:L8‐BO systems, PDINN‐BS‐based device yielded PCE of 18.02% and 18.95%, outperforming PDINN‐TS of 17.51% and 18.38%, respectively. Furthermore, stability tests revealed that after being stored in the glovebox for 1500 h, PDINN‐BS retained 90% of its pristine PCE, compared to 86% for PDINN‐TS. PDINN‐BS showed longer 80% PCE decay (T80) of 150 h in air, 200 h at 70 °C heating in N2, and 500 h under 1 sun immersion, surpassing PDINN‐TS with 120, 130, and 380 h, respectively. This demonstrates that PDINN‐BS displayed superior stability under a complicated environment. Consequently, this study provides significative guidance for the exploitation of high‐performance and high‐stability OSCs.

中文翻译：

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用于高性能和高稳定性非富勒烯有机太阳能电池的苝二酰亚胺阴极界面层的巧妙调制湾位


阴极界面层 （CIL） 对于优化有机太阳能电池 （OSC） 的功率转换效率 （PCE） 和稳定性至关重要。通过分别用噻吩 [3,2-b] 噻吩和 2,2′-联噻吩修饰苝二酰亚胺 （PDI） 的海湾位点，开发了两种小分子 CIL，即 PDINN-TS 和 PDINN-BS。由于 2,2′-联噻吩具有更好的供电子能力和更长的共轭长度，因此与 PDINN-TS 相比，PDINN-BS 表现出更强的自掺杂效应和卓越的界面兼容性。因此，在 PM6：Y6 OSC 中，PDINN-BS 的 PCE 升高了 16.95%，超过了 16.66% 的 PDINN-TS。同时，PDINN-BS 表现出极好的普遍性。当使用 PM6：BTP-eC9 和 PM6：L8-BO 系统时，基于 PDINN-BS 的设备产生的 PCE 为 18.02% 和 18.95%，分别优于 PDINN-TS 的 17.51% 和 18.38%。此外，稳定性测试表明，在手套箱中储存 1500 小时后，PDINN-BS 保留了 90% 的原始 PCE，而 PDINN-TS 保留了 86%。PDINN-BS 在空气中显示更长的 80% PCE 衰减 （T80），在 N2 中 70 °C 加热下 200 小时，在 1 个阳光下浸泡 500 小时，分别超过了 PDINN-TS 的 120 、 130 和 380 小时。这表明 PDINN-BS 在复杂环境下表现出优异的稳定性。因此，本研究为开发高性能和高稳定性的 OSC 提供了重要的指导。