有機薄膜電池因具有高效、低成本、輕柔、可采用全溶液法制備等優(yōu)點(diǎn)，引起了國內外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前電池的光電轉換效率取得了巨大發(fā)展，展現出產(chǎn)業(yè)化的開(kāi)發(fā)前景。要實(shí)現有機光伏的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，必須發(fā)展低成本、連續卷軸印刷工藝。對于印刷薄膜光伏而言，可印刷界面材料是實(shí)現高效印刷光伏的關(guān)鍵材料之一。

在有機太陽(yáng)能電池中常用的溶液法界面材料為金屬氧化物納米材料和聚合物/小分子類(lèi)有機界面層材料。這兩類(lèi)界面材料在實(shí)際應用中都存在著(zhù)優(yōu)缺點(diǎn)，比如金屬氧化物納米材料表面缺陷多，容易聚集；有機類(lèi)界面材料厚度控制嚴格，且最有優(yōu)厚度在10 nm以?xún)?，不適合于印刷法制備。針對這些問(wèn)題，中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所駱群副研究員和馬昌期研究員開(kāi)發(fā)了基于金屬氧化物納米顆粒和聚合物的納米復合界面材料，系統研究了空穴傳輸型以及電子傳輸型復合材料的結構組成、物化特性、光電性質(zhì)等。結果表明該類(lèi)復合材料具有優(yōu)異的成膜性能和光電特性。將金屬氧化物納米材料與聚合物進(jìn)行復合，一方面可以緩解金屬氧化物納米材料的團聚現象；另一方面避免了聚合物材料由于導電性原因在薄膜厚度方面的限制。該類(lèi)材料用于有機和鈣鈦礦薄膜電池中，可降低器件性能與界面層厚度之間的依賴(lài)性，這將有助于降低印刷工藝的難度，提高工藝的重復性和電池良品率。

由于復合界面材料良好的成膜性、可印刷性能和導電性能，該研究團隊進(jìn)一步將這類(lèi)材料用于全涂布有機太陽(yáng)能電池中，發(fā)現印刷納米銀線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在該類(lèi)界面層上表現出更均勻的分布?；谶@一特性，該研究團隊結合涂布的界面層和噴涂的納米銀線(xiàn)電極，制備了高性能的半透明全涂布有機太陽(yáng)能電池，驗證了全溶液法制備高效半透明有機薄膜光伏電池的可行性。

最近，針對印刷薄膜應用要求界面材料墨水具有長(cháng)時(shí)間的穩定性以及低的厚度依賴(lài)性，該研究團隊提出了金屬氧化物納米材料的表面化學(xué)接枝修飾的新思路，將具有化學(xué)功能的表面接枝單元直接修飾在納米金屬氧化物表面，從而提高了有機-無(wú)機復合納米材料的化學(xué)穩定性能以及功能可修飾性能。該工作選擇了氧化鋅為研究對象，選用硅烷偶聯(lián)劑對其進(jìn)行修飾。溶液方法合成的氧化鋅納米顆粒表面含有大量的羥基，易于導致納米材料的團聚，以及吸附大量氧，從而引起墨水穩定性不理想，以及器件界面電荷累積。

該研究團隊通過(guò)表面羥基與硅氧烷基的配體交換，獲得一類(lèi)基于硅烷偶聯(lián)劑修飾的氧化鋅納米材料。該材料用于有機倒置結構太陽(yáng)能電池中，抑制了常見(jiàn)的“光浴”現象。該類(lèi)墨水可以在大氣環(huán)境下保存至少1年以上，納米顆粒不出現明顯聚集；使用保存一年的墨水制備界面材料，也可以獲得優(yōu)異的器件性能，為開(kāi)發(fā)具有高穩定性的可印刷納米墨水材料提供了新的思路。