可锚定聚合物助力高效倒置PSCs实现超薄且坚固的空穴传输层

主要内容：

目前，在倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）的研究中，聚合物空穴传输材料（HTMs）的发展相较于小分子HTMs而言仍稍显滞后。其中，一个关键性的挑战在于，传统聚合物HTMs难以在具有粗糙表面形态的基底上形成超薄且贴合的涂层，这一表现尚不如自组装单层（SAMs）。为了应对这一挑战，华东理工大学化学与分子工程学院的吴永真教授和徐益升教授带领团队，设计并合成了一系列具有可锚定特性的聚合物HTMs（CP1至CP5）。

他们巧妙地采用共聚方法，将具有配位能力的吡啶基团作为侧链引入到聚三芳胺（PTAA）主链中，且吡啶基团的含量可调。这一创新设计使得聚合物HTMs与基底之间建立了强大的化学相互作用，从而实现了使用低浓度溶液（仅需0.1 mg/mL，远低于传统PTAA所需的2.0–5.0 mg/mL）加工出超薄、均匀且坚固的空穴传输层，这一突破显著降低了电荷传输过程中的损失。

通过系统地调整吡啶基的取代比例，他们进一步优化了这些可锚定HTMs的能级匹配、表面润湿性、溶液加工性和缺陷钝化能力。基于最优化的CP4材料，他们成功制备出了高效率的倒置钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率（PCE）高达26.21%，这一性能与当前最先进的基于SAM的倒置钙钛矿太阳能电池相当。

值得注意的是，与基于SAM的器件相比，基于CP4的器件在重复电流-电压（J–V）扫描测试和反向偏压老化测试中均展现出了更高的稳定性。这一研究成果不仅标志着在基于聚合物HTMs的倒置钙钛矿太阳能电池领域取得了重大突破，也预示着可锚定半导体聚合物的设计策略在钙钛矿基光电器件中具有引领聚合物电荷传输材料复兴的潜力。

文献信息：

Anchorable Polymers Enabling Ultra-Thin and Robust Hole-Transporting Layers for High-Efficiency Inverted Perovskite Solar Cells

Liqing Zhan,Dr. Shuo Zhang,Zhihao Li,Wenzhuo Li,Huidong Zhang,Jingwen He,Xiaoyu Ji,Shuaijun Liu,Furong Yu,Songran Wang,Prof. Zhijun Ning,Prof. Zhen Li,Prof. Martin Stolterfoht,Prof. Liyuan Han,Prof. Wei-Hong Zhu,Prof. Yisheng Xu,Prof. Yongzhen Wu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202422571