Angew. Chem. :基于菲并咔唑稠环芳烃的聚合物空穴输运质料提拔钙钛矿太阳能电池服从

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得益于钙钛矿优秀的光捕捉和载流子迁徙特征,钙钛矿太阳电池已取得高达25.5%的光电转换服从。空穴输运质料作为界面层可以完成对钙钛矿晶体高效地空穴提取并克制界面倒霉的背向电荷转移。以后广为使用的空穴输运质料是掺杂Spiro-OMeTAD,此中掺杂剂可以明显提拔质料的空穴迁徙率。但由于掺杂剂易吸潮,易挥发的特征,会严峻侵害钙钛矿太阳电池的波动性。


聚合物高分子空穴输运质料具有高迁徙率、高光热波动性、优秀的溶液加工及成膜性,使其成为一类极具贸易使用远景的非掺杂空穴输运质料。克日,南开大学姚向阳研讨员、陈永胜传授、西湖大学孙立成传授和天津产业大学刘义传授互助,开辟了一类基于菲并咔唑稠环芳烃的高效聚合物空穴输运质料。


作者在质料设计中引入分子内S–O非共价互相作用(S–O间隔为2.84 Å),乐成完成了聚合物分子链的构象锁定,明显低落了质料重组能,进步了薄膜的空穴迁徙率。别的氧原子的引入进一步钝化了钙钛矿外表配位不完全的铅原子,低落了外表缺陷,克制了界面电荷复合。终极基于该非掺杂聚合物空穴输运质料的钙钛矿太阳电池完成了高效(~22.2%光电转化服从)和高波动性。

图1:聚合物空穴输运质料功效-布局对应剖析。

最为紧张的是,作者联合之前的研讨(J. Am. Chem. Soc. ###,开端创建了高效聚合物空穴输运质料感性设计的半履历模子,指出了高效聚合物空穴输运质料大概具有的布局要素:(1)二维共轭稠环芳烃完成分子间以及与钙钛矿外表的严密聚集;(2)符合二面角均衡质料空穴迁徙率和溶液加工性子;(3)稠环芳烃单位分子间强互相作用的条件下,引入少量疏水烷基链克制钙钛矿质料的吸潮剖析;(4)引入“Lewis soft”、大原子半径的杂原子无效钝化钙钛矿界面;(5)经过分子内非共价键互相作用锁定构象、减小重组能、提拔迁徙率。(见图1示例)

论文信息:

Phenanthrocarbazole-Based Dopant-Free Hole-Transport Polymer with Noncovalently Conformational Locking for Efficient Perovskite Solar Cells

Zhaoyang Yao,Yaxiao Guo,Lanlan He,Jiaxin Guo,Yu Guo,Fuguo Zhang,Linqin Wang,Hao Yang,Chenhao Xiao,Yi Liu,Yongsheng Chen,Licheng Sun

文章的第一作者是天津产业大学郭亚肖研讨员


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114341


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