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鈣鈦礦太陽能電池(PVSCs)具有能量轉(zhuǎn)換效率高和成本低的優(yōu)點，近些年在光伏領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。有機(jī)空穴傳輸材料(HTMs)作為PVSCs的重要組成部分，往往需要通過引入摻雜劑來提高其空穴傳輸能力。然而，摻雜過程不僅增加了材料的成本，還會對器件長期穩(wěn)定性造成負(fù)面影響。近年來，雖然已有大量高效有機(jī)非摻雜HTMs被開發(fā)出來，但它們需要使用甲苯或氯苯等有毒溶劑進(jìn)行加工，不符合產(chǎn)業(yè)需求。因此，PVSCs的商業(yè)化迫切需要開發(fā)綠色溶劑可加工的有機(jī)非摻雜HTMs。

要想實現(xiàn)非摻雜，有機(jī)HTMs的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計通常需要引入大的π共軛骨架和分子偶極以增強(qiáng)分子間相互作用，進(jìn)而提高空穴遷移率。然而，該結(jié)構(gòu)設(shè)計往往犧牲了其在綠色溶劑中的溶解度和膜加工性能。因此，設(shè)計合成兼具高遷移率和綠色溶劑加工性能的有機(jī)HTMs極具挑戰(zhàn)性。近日，華中科技大學(xué)李忠安教授課題組發(fā)展了一種簡單而有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計策略來解決這以挑戰(zhàn)，即構(gòu)筑星形D-A-D結(jié)構(gòu)。他們以具有吸電子能力的3,5-二氰基吡啶(DCP)為平面核單元，甲氧基取代芳胺衍生物為扭曲末端單元開發(fā)了一類可由綠色溶劑2-甲基苯甲醚(2MA)加工的星形D-A-D有機(jī)非摻雜HTMs（BTP1-2），其中BTP1在反式PVSCs中實現(xiàn)了24.34%的高器件效率，是目前報道的基于綠色溶劑加工HTMs的最高器件效率之一。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，具備扭曲分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(TICT)和分子聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)特性的BTP1-2在光照后會形成電荷分離結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步鈍化鈣鈦礦缺陷，為設(shè)計高效HTMs提供的一個新思路。

得益于DCP上的雜原子官能團(tuán)，BTP1-2均可與Pb²⁺和I₂等鈣鈦礦中的主要缺陷產(chǎn)生相互作用, 從而鈍化鈣鈦礦缺陷，抑制非輻射復(fù)合。此外，作為反式器件中鈣鈦礦生長的基底，BTP1與Pb²⁺的強(qiáng)相互作用可以促進(jìn)鈣鈦礦形成質(zhì)量更高的多晶薄膜。

熒光光譜表明BTP1-2在光激發(fā)下會產(chǎn)生TICT態(tài)，同時具有AIE特性，因此，薄膜狀態(tài)下BTP1-2受激發(fā)產(chǎn)生的電荷分離結(jié)構(gòu)可以穩(wěn)定存在。在不同基底上生長的鈣鈦礦樣品，其熒光強(qiáng)度表現(xiàn)出對激發(fā)波長不同的相關(guān)性，表明該電荷分離結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步增強(qiáng)對鈣鈦礦缺陷的鈍化作用。

BTP1具有高效的空穴提取和傳輸能力與合適的能級，同時兼具對鈣鈦礦缺陷有效的鈍化作用以及對鈣鈦礦晶體生長的促進(jìn)作用，最終，基于2MA加工的BTP1器件表現(xiàn)出24.34%的高器件性能和優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。該工作為設(shè)計可綠色溶劑加工的高性能非摻雜HTMs提供了新的思路，同時揭示了反式器件中光照下HTMs激發(fā)態(tài)對鈣鈦礦缺陷鈍化的影響。