有机太阳能电池因其柔性、质轻、可由溶液法大面积印刷加工等优势，受到广泛关注。通过开发并引入性能优异的界面材料实现活性层与电极之间的欧姆接触对于获得高效、稳定的太阳能电池十分重要。常见的阴极界面材料以线形骨架为主，相较而言，具有多臂（或枝化）结构的阴极界面材料含有更高比例的极性侧基，可更有效地提高材料的醇溶液加工性并增强它们调控电极功函数的能力，极具应用潜力。然而，受制于较低的电导率（10^-5 S cm^-1量级）和无序的分子堆积形貌，目前，具有多臂结构的阴极界面材料性能仍较低，膜厚容忍度也亟待提升。

近日，北京化工大学刘瑶教授团队提出多臂阴极界面材料设计新策略，首次将具有推-拉电子结构的三嗪噻吩（简称TT，其结构特色如图1A所示）作为核心单元引入分子骨架，通过协同优化侧臂与极性侧基的结构，精细调控所得三嗪噻吩酰亚胺（TTTAs）的光电性质与分子聚集特性（图1B）。其中，以萘酰亚胺为侧臂、咪唑为极性侧基的TT-N-M表现出合适的能级结构、强大的电极修饰能力、超过10^-3 S cm^-1的电导率以及优异的结晶性与成膜性。因此，TT-N-M有望作为膜厚不敏感的阴极界面层优化电极/活性层界面特性、促进电子的提取并抑制载流子复合。

研究表明，经典的PM6:Y6活性层体系在经过TT-N-M修饰后可获得最高17.74%的光电转换效率（图2A）；更重要地，当TT-N-M厚度在5至95 nm的范围内波动时，器件性能均可达到最优值的88%以上，充分展现出TT-N-M优异的膜厚容忍度（图2B）。得益于较好的疏水性以及与活性层体系良好的相容性，基于TT-N-M的器件具有优异的运行稳定性（图2C）。此外，TT-N-M还适配多种二元、三元活性层体系，应用于PM6:D18:L8-BO活性层体系时，器件最优性能可达19.6%（图2D），并且在TT-N-M界面层厚度达到95 nm时，器件光电转换效率仍高达17.8%，创造了基于多臂阴极界面材料的电池器件性能新纪录（图2E与F）。最后，TTTAs分子结构明确、纯化简单（无需柱层析提纯），可有效避免批次差异性并降低材料成本。总之，我们创制了一类基于三嗪噻吩的多臂阴极界面材料并成功将它们应用于高效、稳定有机太阳能电池的开发，有望推动有机光伏的商业化进程。