鈣鈦礦太陽能電池效率高、成本低，被認(rèn)為是最具前景的光伏技術(shù)之一。空穴遷移率高、能帶位置合適且制備簡單的空穴傳輸材料對鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展應(yīng)用至關(guān)重要。然而常用的螺環(huán)類空穴傳輸材料spiro-OMeTAD的合成難度大、價格昂貴，難以滿足鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用需求。而利用其他空穴傳輸材料制備的鈣鈦礦電池的效率大多與spiro-OMeTAD有較大差距，主要原因包括材料薄膜形貌差、載流子遷移率低、與鈣鈦礦的能級失配等。
鑒于此，清華大學(xué)易陳誼團(tuán)隊(duì)基于三苯胺取代的吡咯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成了一類新型空穴傳輸材料T3，通過丁二炔衍生物與含有不同取代基的苯胺反應(yīng)可以高效地合成多種帶有不同取代基的吡咯衍生物材料（例如T3-F、T3-H、T3-OMe等）。T3材料的合成簡單、成本低，而且可以通過最終反應(yīng)步驟引入新的取代基，實(shí)現(xiàn)對材料的薄膜形貌、載流子遷移率和能級位置等性能的調(diào)控。
通過含有不同取代基的T3衍生物的對比研究發(fā)現(xiàn)，氟原子的引入不僅可以有效提升材料的溶解度和薄膜形貌，還可以使材料與鈣鈦礦之間的能級更匹配，從而減少能量損失。此外，氟原子與鈣鈦礦表面未配位鉛原子之間的相互作用還能鈍化鈣鈦礦的表面缺陷，有利于提升太陽能電池的性能。 以T3-F為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽能電池表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能， 0.10 cm2和1 cm2的電池效率分別為24.85%和24.03%（認(rèn)證效率 23.46%），該效率是目前報道的1cm2電池的最高效率之一。此外，用該材料制備的電池表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，在連續(xù)光照下運(yùn)行1350小時或在空氣中保存3000小時后仍然可以維持其初始效率的80%以上。T3的結(jié)構(gòu)可拓展性為進(jìn)一步優(yōu)化材料的綜合性能提供了可能性，在有機(jī)光電器件和高性能鈣鈦礦太陽能電池等應(yīng)用中有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p> 論文信息 Tuning Hole Transport Properties via Pyrrole Derivation for High-Performance Perovskite Solar Cells Junjie Zhou, Hang Li, Liguo Tan, Yue Liu, Junliang Yang, Ruimao Hua, Chenyi Yi Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202300314
