北京
自组装单分子层空穴传输材料的应用，是反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）发展历程中的重要突破。然而，这类材料固有强酸性、界面结合强度弱的短板，极大限制了钙钛矿太阳能电池的商业化推进。针对这一技术难题，安徽师范大学史永强团队联合华东师范大学方俊锋、李晓冬、付圣等人开展专项研究，基于咔唑基自组装单分子层π电子云的共平面特性，通过对联吡啶母核进行氧化改性，成功设计并制备出具有对称线性给体‑受体‑给体（D–A–D）结构的氮氧化物型空穴传输材料BPyDO-TPA。该材料独特的D–A–D共轭骨架可产生优异的分子内推拉电子效应，空穴选择性优于传统给体单元，能够实现高效的平面空穴传输；同时，联吡啶两端的氮氧化物官能团可产生可控空间位阻效应，诱导分子骨架沿面内、面外方向有序排布，有效提升空穴提取与传输效率。
此外，反向取向的氮氧化物官能团可分别与ITO基底、钙钛矿底层界面形成牢固结合，构筑稳定的双锚定界面结构。该结构不仅可以有效螯合钙钛矿表面欠配位铅离子、钝化界面缺陷、优化能级匹配度与薄膜成膜质量，还能构建抗离子迁移、结构稳定的复合界面，显著提升钙钛矿/空穴传输层界面的界面结合强度与光热耐受性能。得益于优异的界面调控效果与电荷传输性能，本研究制备的BPyDO-TPA基反式钙钛矿太阳能电池实现了26.53%的优异光电转换效率，性能处于目前非膦酸类小分子空穴传输材料的顶尖水平。器件同时兼具优异的工作稳定性与热稳定性，在85℃无封装条件下经过1000小时最大功率点追踪测试后，依然能够维持94.82%的初始光电性能。该研究充分证明BPyDO-TPA是一款极具商业化应用潜力的高性能空穴传输材料，同时验证了引入sp²型氮氧化物官能团是构筑高性能、高稳定性钙钛矿光伏器件的有效通用策略，为钙钛矿太阳能电池的产业化发展提供了全新的设计方案与技术参考。
文献信息
Orientation-EngineeredInterfacialBi-AnchoringMoleculesforEfficientandStablePerovskiteSolarCells
BoFeng,LijunTu,SiqiWu,ShengFu,YunfeiLi,WenLi,NannanSun,WenxiaoZhang,XiaodongLi,JunfengFang,YongqiangShi
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.2298813
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