有机小分子空穴传输层高效p-i-n钙钛矿太阳能电池

时间:2020-05-16 19:36 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

有机小分子空穴传输层高效p-i-n钙钛矿太阳能电池

摘要钙钛矿太阳能电池具有功率转换效率高、加工工艺简单、制造成本低等优点,在光电领域具有广阔的应用前景。最近,pero-SC的最高认证PCE达到了25.2%,显示出巨大的商业化前景。未来的研究将集中于制造高效和模块化的pero-SCs,以进一步促进pero-SCs的商业化。

在p-i-n平面配体中,空穴传输层(HTLs)对钙钛矿晶体的生长、空穴传输能力和器件稳定性有重要影响。因此,开发适用于大区域加工的高效、稳定的HTL材料将在大区域模块化加工中发挥至关重要的作用。除具有匹配的能级、稳定的化学性能和良好的重现性外,适合大面积加工的HTL材料还应具有较高的空穴迁移率和与钙钛矿前驱液良好的润湿性。

虽然以聚(双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺)(PTAA)为有机HTLs的器件PCE可达22%以上,但钙钛矿前体溶液的较差润湿性将阻碍大面积模块的制备。到目前为止,在大范围器件中使用的新型有机HTL材料还鲜有报道。因此,开发适合p-i-n平面材料大面积加工的高效、高空穴迁移率HTL材料迫在眉睫。

最近,李Yaowen东吴大学教授和她的同事设计了一个π-conjugated具有对称结构的小分子物质BDT-TPA-sTh HTL通过合理选择平面BDT核心,TPA终端组,以及共轭2-ethylhexyl-thienyl侧链。

通过单晶的x射线晶体学测量,直接观察了合成的bdt - tpal - sth的构象和堆积模型。明显的平面性与parallel-displacedπ-π和额外S-π超分子相邻分子之间的相互作用导致了一种改进的空穴迁移率。此外,BDT-TPA-sTh在钙钛矿溶液中的边际溶解度使其能够逆扩散到钙钛矿膜中,从而可以在不破坏底层HTLs的情况下,通过BDT-TPA-sTh中的Lewis-base s原子进一步钝化未配位的Pb2 离子缺陷。

采用无掺杂的BDT-TPA-sTh作为HTL的p-i-n平面pero-SCs,不仅实现了高的PCE(20.5%)和提高了水稳定性,而且证明了通过叶片涂层技术制造大面积器件的可行性。他们认为,这种通过超分子相互作用和反向扩散的HTL设计理念,将为基于钙钛矿的光电器件的HTL材料的设计铺平道路。他们的工作将为界面材料的设计向高性能、大面积和打印p-i-n平面性能提供一个重要的步骤,因此将为基于钙钛矿的光电子社区的广大读者提供有趣的内容。

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