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有机小分子空穴传输层朝向高效的针状钙钛矿太阳能电池

钙钛矿型太阳能电池(pero-SCs)由于具有高功率转换效率(PCE),简单的加工技术,低廉的制造成本等优点,在光电领域显示出巨大的潜力。最近,pero-SC的最高认证PCE达到了25.2%,这显示出商业化的巨大希望。即将进行的研究将集中在制造高效和模块化的pero-SC上,以进一步促进pero-SC的商业化。

在pin平面pero-SC中,空穴传输层(HTL)对钙钛矿晶体的生长,空穴传输能力和器件稳定性具有重要影响。因此,开发适用于大面积加工的高效稳定的HTL材料将在大面积模块化pero-SC中发挥关键作用。除了匹配的能级,稳定的化学性质和良好的可重复性外,适用于大面积加工的HTL材料还应具有高的空穴迁移率和与钙钛矿前体溶液的良好润湿性。

尽管基于聚(双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺)(PTAA)作为有机HTL的装置可实现PCE超过22%,但钙钛矿前体溶液的润湿性差将阻碍制备。大面积模块。到目前为止,在大面积设备中新型有机HTL材料的报道很少。因此,迫切需要开发出与销平面pero-SC中的大面积加工兼容的高效,高空穴迁移率的HTL材料。

最近,苏州大学的李耀文教授和合著者通过合理选择平面BDT核,TPA端基以及共轭2来设计具有对称结构的π共轭小分子HTL材料BDT-TPA-sTh。 -乙基己基-噻吩基侧链。

通过X射线晶体学测量从其单晶直接观察所得BDT-TPA-sTh的构象和堆积模型。相邻分子之间具有平行移位的π-π和额外的S-π超分子相互作用的显着平面性有助于改善空穴迁移率。此外,BDT-TPA-sTh在钙钛矿溶液中的边际溶解度使得其逆扩散进入钙钛矿膜中,这可用于进一步钝化BDT-TPA-中路易斯基S原子产生的未配位Pb 2 +离子缺陷。不会损坏底层HTL。

使用不含掺杂剂的BDT-TPA-sTh作为HTL的针状平面Pero-SCs不仅实现了高PCE(20.5%)并提高了湿稳定性,而且还展示了其通过刀片涂层技术制造大面积器件的可行性。他们认为,通过超分子相互作用和逆扩散进行的HTL设计概念将为设计基于钙钛矿的光电器件的HTL材料铺平道路。他们的工作将为朝着高性能,大面积和印刷针平面pero-SCs设计界面材料方面迈出重要的一步,因此,对于钙钛矿型光电社区的广大读者来说,将是非常有趣的。

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