科学通报 | 钙钛矿太阳电池的性能优化“利器”：锚定组装型空穴传输材料研究梳理

反式钙钛矿太阳电池制备工艺简单、性能优异 , 并且可与其他光伏电池制备高效率叠层器件, 已成为极具商业化前景的新型光伏技术。近年来, 锚定组装型空穴传输材料已经成为反式钙钛矿太阳电池中的研究热点。这类材料可在透明导电氧化物电极上形成均匀的薄膜, 最大程度减少电荷传输损耗和光学损失, 从而同时提高钙钛矿太阳电池的开路电压、填充因子和短路电流, 显著提升光电转化效率。此外, 锚定组装型空穴传输材料具有分子自组装特性, 可精准调控界面性质, 优化与钙钛矿层的能级匹配, 降低电荷复合, 同时改善薄膜的均匀性与稳定性。

华东理工大学吴永真教授团队在《科学通报》撰写评述文章，从锚定组装型空穴传输分子的末端基团、连接基团和锚定基团三个部分系统讨论了分子结构与应用性能之间的关系, 综述了反式结构钙钛矿太阳电池中锚定组装型空穴传输材料的研究进展，分析了该类材料面临的应用挑战并展望未来发展方向，为其理性设计与实际应用提供了重要参考。

图文速览

图1(a) 钙钛矿的晶体结构; (b) 反式结构钙钛矿太阳电池的结构示意图; (c) 正式结构钙钛矿太阳电池的结构示意图; (d) PEDOT:PSS和PTAA的分子结构; (e) SAMs的分子结构示意图

图2(a) V1036和C4的分子结构; (b) ITO基底、PTAA修饰的ITO和100% V1036 SAM修饰的ITO的紫外-可见吸收光谱 (c) 2PACz、MeO-2PACz、Me-4PACz的分子结构; (d) HTM能级排布示意图

图3(a) DC-PA和IAHA的分子结构; (b) Br-2PACz的分子结构; (c) I-2PACz的分子结构; (d) MeO-4PADBC的分子结构; (e) 采用2PACz或I-2PACz修饰的ITO/钙钛矿界面的GC; (f) 4PADCB的共轭结构降低咔唑的平面性的示意图; (g) Ph-2PACz的分子结构

图4(a) LS1的分子结构; (b) MPA-CPA、MePA-CPA和TPA-CPA的分子结构; (c) MPA-CPA、MePA-CPA和TPA-CPA与宽带隙钙钛矿的能级排布; (d) TBT-BA的分子结构; (e) Br-2EPO、Br-2EPT、Br-2EPSe的分子结构; (f) TPA-PT-C6和CA-Br的分子结构; (g) PTZ-CPA的分子结构; (h) Py3的分子结构; (i) SAX的分子结构

图5(a) xPATAT-Cy系列分子结构; (b) 常规单锚定基团和多锚定基团的SAM的分子排列取向示意图(d) 3CATAT-C3和3PATAT-C3的共沉积机理示意图

图6(a) Cz-CA、TPA-CA、MPA-CA分子结构; (b) MeO-2PACz和Cz-CA的DFT计算结果对比图; (c) MeO-PhPACz的分子结构; (d) Me-4PACz和Me-PhpPACz的分子结构

图7(a) 膦酸与金属氧化物透明电极的吸附机理; (b) 有/没有共吸附剂SAM沉积的示意图; (c) 通过CA-Br共吸附改善钙钛矿前驱体在HTLs上的浸润性; (d) 2F的化学结构; (e) 基于吩噻嗪的HTMs TPT-S6、TPT-C6、TPT-P6、TPT-H6的化学结构; (f) 硼酸SAMs(R=甲基(MTPA-BA))的结构示意图; (g) S-BA的化学结构

图8(a) 两亲性MPA-CPA分子的分子结构; (b) MPA-CPA分子在ITO玻璃衬底上的双层堆叠示意图; (c) 优化的钝化表面的结构; (d) 计算得到的缺陷分子构型和钝化分子构型区域的电子局域化函数图像; (e) 乙醇和DMF依次清洗的ITO表面连接羟基上SAM的沉积和脱附示意图, 点线代表弱氢键; (f) 用乙醇和DMF先后清洗后, SAM (2PACz)在ITO上的覆盖度; (g) 使用MeO-2PACz和DC-TMPS的PSCs中钙钛矿/ SAM/ALD ITO/ITO的构型示意图

文章信息

章乐源, 李依蓉, 蔡虹, 占礼庆, 吴永真*. 钙钛矿太阳电池中锚定组装型空穴传输材料研究进展. 科学通报, 2026, 71(1): 78-92

doi: 10.1360/CSB-2025-5154

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