In this study, we first revealed a green material-Poly-lysine as an interfacial layer (IFL) of electron-extraction layer (EEL) and investigated evolution of morphologies of the active layers in organic photovoltaics (OPVs). The surface structure of the active layers was characterized by atomic force microscopy (AFM) and the molecular packing features were revealed by grazing-incidence wide-angle X-ray scattering (GIWAXS). By embedding poly-lysine as IFL, we evidenced the changes of the blend film phase segregation and observed an increase order of molecular packing in preferential face-on orientation. The optimized blend film morphology facilitated the carrier extraction, thereby significantly improved the OPV performance with the best power conversion efficiency (PCE) of 12.5% and 15.3% for the PBDB-T-2Cl:IT-4F and PBDB-T-2F:Y6 blends, respectively. Compared with the controlled devices, the poly-lysine-modified devices showed significantly improved thermal-and photo-stability which keeps 80% of its initial efficiency after 400-h heating and illumination. As the first discovery of its general applicability of the promising IFL material, poly-lysine was further applied to fabricate a flexible OPV device using 100% bio-based polyethylene furandicarboxylate (PEF) substrate and its derived OPV device exhibited a PCE greater than 7% and maintained the 80% efficiency under the high bending radius of 3 mm. The present study suggests the potential application of using bio-based materials for flexible OPV applications.

在这项研究中，我们首先揭示了一种绿色材料-聚赖氨酸作为电子提取层（EEL）的界面层（IFL），并研究了有机光伏（OPV）中活性层的形态演变。活性层的表面结构通过原子力显微镜（AFM）表征，分子堆积特征通过掠入射广角X射线散射（GIWAXS）揭示。通过嵌入聚赖氨酸作为IFL，我们证明了共混膜相偏析的变化，并观察到了分子堆积在优先面朝上的顺序增加。优化的混合膜形态有助于载流子提取，从而显着提高了OPV性能，对于PBDB-T-2Cl：IT-4F和PBDB-T-2F：Y6，其最佳功率转换效率（PCE）为12.5％和15.3％混合，分别。与受控器件相比，聚赖氨酸修饰的器件显示出显着改善的热稳定性和光稳定性，在加热和照明400小时后仍保持其初始效率的80％。作为其有前途的IFL材料的普遍适用性的第一个发现，聚赖氨酸被进一步应用于使用100％生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）基板制造柔性OPV器件，其衍生的OPV器件的PCE大于7％在3mm的高弯曲半径下仍保持80％的效率。本研究表明使用生物基材料进行柔性OPV应用的潜在应用。聚赖氨酸修饰的器件显示出显着改善的热稳定性和光稳定性，在加热和照明400小时后仍保持其初始效率的80％。作为其有前途的IFL材料的普遍适用性的第一个发现，聚赖氨酸被进一步应用于使用100％生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）基板制造柔性OPV器件，并且其衍生的OPV器件的PCE大于7％在3mm的高弯曲半径下仍保持80％的效率。本研究表明使用生物基材料进行柔性OPV应用的潜在应用。聚赖氨酸修饰的器件显示出显着改善的热稳定性和光稳定性，在加热和照明400小时后仍保持其初始效率的80％。作为其有前途的IFL材料的普遍适用性的第一个发现，聚赖氨酸被进一步应用于使用100％生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）基板制造柔性OPV器件，其衍生的OPV器件的PCE大于7％在3mm的高弯曲半径下仍保持80％的效率。本研究表明使用生物基材料进行柔性OPV应用的潜在应用。使用100％生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）基板进一步应用聚赖氨酸制造柔性OPV器件，其衍生的OPV器件在3 mm的高弯曲半径下显示出大于7％的PCE并保持80％的效率。本研究表明使用生物基材料进行柔性OPV应用的潜在应用。使用100％生物基聚呋喃二甲酸乙二醇酯（PEF）基板进一步应用聚赖氨酸制造柔性OPV器件，其衍生的OPV器件在3 mm的高弯曲半径下显示出大于7％的PCE并保持80％的效率。本研究表明使用生物基材料进行柔性OPV应用的潜在应用。