采用聚合物施主和小分子非富勒烯受体的体相异质结(BHJ)的有机光伏器件近年来显示出高性能，具有较强的可见光和近红外吸收和低能量损失。这种异质结在用于太阳能驱动的水分解方面极具潜力；然而，这种装置中的小分子受体在水下较差的稳定性极大限制了它们的寿命。

近日，帝国理工学院James R. Durrant通过在BHJ和电解质之间引入聚合物中间层，开发的高效的近红外吸收Y6：PM6有机BHJ可以作为有机光阳极直接用于太阳能驱动的水氧化。

文章要点

1）由于小分子在水下的稳定性不足，或者需要大量的封装工作，用于分水的有机光吸收剂一直局限于聚合物半导体。简单地转移到水上的疏水聚合物层显著提高了有机光阳极的操作稳定性，这为用于水下应用的有机半导体开辟了广阔的选择空间。此外，采用纳米氧化锌作为有机薄膜的底层，提高了薄膜的稳定性，同时选择了OER催化剂的化学沉积方法，避免了光阳极制备过程中对有机薄膜的破坏。

2）优化后的ITO/ZnO/Y6：PM6/PM6/Au/NiFeOOH光阳极在1.23 V（vs. RHE）下获得了4 mA cm⁻²的J_Ph值，在pH为13的连续太阳光照射下，J_Ph值≥2 mA cm^-2可达4000 s。在相同的操作条件下，在环境空气中长期存放后，在pH值为8.1的条件下，水氧化反应具有前所未有的操作稳定性。此外，PM6层起到了有效的电子阻挡层的作用，通过抑制阳极/电解质界面的意外电荷复合，降低了约400 mV的起始电位。

3）这种溶液处理的有机光阳极具有更好的稳定性和高性能，其宽带吸收高达≈900 nm，这表明双功能聚合物中间层为基于经济且可扩展的有机半导体的PEC电池用于太阳能驱动的燃料生产提供了可能性。

参考文献

Tack Ho Lee, et al, A Dual Functional Polymer Interlayer Enables Near-Infrared Absorbing Organic Photoanodes for Solar Water Oxidation, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202103698

https://doi.org/10.1002/aenm.202103698