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无掺杂X型D-A结构空穴传输材料用于p-i-n型钙钛矿太阳能电池
摘要： 偶氮类化合物可通过无钯路线合成，为开发高效环保的空穴传输材料开辟了新途径。本研究系统设计、合成并表征了三种无有机掺杂剂的X型分子（命名为D31、D32和D33），用于制备p-i-n型钙钛矿太阳能电池。该X型结构以苯环为核心单元，延伸出四条支链——其中两条为三苯胺基团，另两条为连接官能化苯环（-H、-OCH3、-CN）的偶氮桥连基团。这些材料的能级与CH3NH3PbI3钙钛矿相匹配?；诖松杓品⑾郑中禄衔锏氖杷圆唤鲇兄谛纬纱缶ЯＶ旅芨祁芽蟊∧?，还能提升器件稳定性。更令人振奋的是，具有给体-受体（D-A）结构的氰基取代D33展现出高空穴迁移率和优异成膜特性。在环境条件下，基于D33的未封装优化器件实现了17.85%的效率，400小时后仍保持初始光电转换效率的70%。
关键词： 钙钛矿太阳能电池、偶氮甲碱、无掺杂剂、空穴传输材料、给体-受体
更新于2025-09-19 17:13:59
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一种无掺杂聚合物空穴传输材料助力高效钙钛矿太阳能电池实现超过81%的填充因子
摘要： 尽管钙钛矿太阳能电池（PVSCs）在过去几年中取得了快速进展，但大多数高性能器件结果都基于掺杂的小分子空穴传输材料（HTM）——螺-OMeTAD，这影响了其长期稳定性。此外，钙钛矿薄膜表面未配位Pb原子产生的一些缺陷也可能导致非辐射复合，从而影响器件性能。为缓解这些问题，研究引入了一种基于供体-受体聚合物的无掺杂HTM——PBT1-C，该材料通过苯并二噻吩与1,3-双(4-(2-乙基己基)噻吩-2-基)-5,7-双(2-烷基)苯并[1,2-c:4,5-c′]二噻吩-4,8-二酮单元共聚合成。PBT1-C不仅具有优异的空穴迁移率，还能钝化钙钛矿薄膜的表面陷阱。由此制备的PVSC器件展现出19.06%的高功率转换效率及高达81.22%的填充因子（这是无掺杂聚合物HTM报道中的最高值）。光致发光和陷阱态密度测量结果证实，PBT1-C能有效钝化钙钛矿的表面及晶界陷阱。
关键词： 钝化、聚合物、无掺杂剂、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-19 17:13:59
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制备无掺杂剂苯并三噻吩衍生物用于钙钛矿太阳能电池：通过直接C-H芳基化策略一步安装π-间隔基
摘要： 此前，基于苯并三噻吩（BTT）的空穴传输材料（HTMs）需掺杂三种化学试剂才能实现高效钙钛矿太阳能电池（PSC）。本研究通过节省步骤的直接C-H芳基化反应，首次制备出无需掺杂且以BTT为核心、含EDOT间隔基的空穴传输材料（YKP03），取得重大进展。采用无掺杂YKP03的PSC器件展现出高达16.15%的优异效率，并具备潜在的长期存储稳定性。
关键词： 直接C-H芳基化、苯并三噻吩、无掺杂剂、钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料
更新于2025-09-16 10:30:52
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形成一种无金属氧化偶联剂——双咔唑，作为HTM的缺陷钝化剂和p-i-n型钙钛矿太阳能电池中的界面层，其效率接近20%。
摘要： 在本研究中，我们通过无金属氧化偶联反应高效合成了三种结构简单、成本低廉（34–120美元/克）的3,3'-双咔唑基空穴传输材料（BC-HTMs；NP-BC、NBP-BC和PNP-BC），产率优异（≥95%）。这些双咔唑分子在咔唑N原子上含有苯基或联苯基取代基，并通过双咔唑6,6'-位的苯基单元实现π共轭延伸。当采用NBP-BC作为空穴传输层应用于p-i-n型钙钛矿太阳能电池（PSC）时，在AM 1.5G光照条件（100 mW cm–2）下实现了13.04%的功率转换效率（PCE），该数值与使用PEDOT:PSS空穴传输层的器件（12.67%）相当。由于对氧化铟锡（ITO）基底的缺陷钝化作用及良好的疏水性，BC-HTMs处理的钙钛矿晶粒尺寸（微米级）显著大于PEDOT:PSS体系。进一步采用ITO/NiOx/NP-BC/钙钛矿/PC61BM/BCP/Ag的p-i-n器件结构，实现了高效稳定的钙钛矿太阳能电池。界面层的双面缺陷钝化效应不仅增大了钙钛矿晶粒尺寸，还提升了器件性能——NiOx/NP-BC器件的最佳性能表现为短路电流密度（Jsc）22.38 mA cm–2、开路电压（Voc）1.09 V、填充因子（FF）79.9%，对应综合PCE近20%。该器件结构具有竞争力，因其性能可与最高效率纪录的钙钛矿太阳能电池媲美。在氩气氛围中，NiOx/NP-BC器件经过168小时仅衰减4.55%，1000小时后仍保持原始效率的90.80%。形貌分析表明BC-HTMs薄膜表面光滑疏水，其上旋涂的钙钛矿薄膜均匀且具有微米级大晶粒。钙钛矿薄膜的时间分辨光致发光（TRPL）光谱显示NiOx/BC-HTMs的空穴提取能力优于裸NiOx层，优异的薄膜形貌使NiOx/BC-HTMs器件性能可与基于裸NiOx的钙钛矿太阳能电池相媲美。
关键词： 功率转换效率，3,3'-双咔唑，钙钛矿太阳能电池，空穴传输材料，无金属氧化偶联，无掺杂剂
更新于2025-09-16 10:30:52
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一种无掺杂分子空穴传输材料，在钙钛矿太阳能电池中实现了20%的功率转换效率。
摘要： 有机分子空穴传输材料（HTMs）因比聚合物和无机HTMs更易高纯度可重复制备，成为钙钛矿太阳能电池（PSCs）规?；睦硐胙≡?。同时，构建无掺杂剂和无添加剂的PSCs对避免复杂的工程难题和稳定性问题也至关重要。我们在此报道了一种倒置（p-i-n）结构PSC在不使用任何掺杂剂或中间层的情况下，采用分子HTM实现了20.6%的功率转换效率（PCE）。这一新标杆的达成源于发现：经退火处理后，含氧化还原活性三苯胺（TPA）单元的螺环类无掺杂HTM（标记为DFH）会优先沿垂直于基底方向形成分子有序排列。这种由DFH二氧六环基团强分子间相互作用主导的结构有序性，赋予了材料高达1×10?3 cm2 V?1 s?1的本征空穴迁移率。退火处理的DFH薄膜还能促进大尺寸钙钛矿晶粒（最大达2微米）生长，从而最大限度减少PSC中的电荷复合。此外，DFH的分离成本仅为其他有机HTMs的零头。
关键词： 分子结构、无掺杂剂、钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、功率转换效率
更新于2025-09-12 10:27:22
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具有酰胺氢键的四硫富瓦烯衍生物电活性纳米纤维作为钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输材料
摘要： 一种含两个酰胺单元、可形成分子间氢键的四硫富瓦烯衍生物（双酰胺-TTF）被发现能形成超分子组装体，其中分子间TTF核相互堆叠。基于双酰胺-TTF的薄膜电导率为1.28×10?? S cm?1，高于掺杂锂盐和叔丁基吡啶的螺-OMeTAD（8.37×10?? S cm?1）。该材料被用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，其HOMO能级比螺-OMeTAD更深，从而提升了电池开路电压。采用无掺杂双酰胺-TTF空穴传输层的钙钛矿太阳能电池实现了14.5%的功率转换效率（短路电流密度19.8 mA cm?2，开路电压1.11 V，填充因子66%），与掺杂螺-OMeTAD器件（15.5%）性能相当。
关键词： 空穴传输材料、纳米纤维、氢键、四硫富瓦烯、无掺杂剂、钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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用于高效稳定钙钛矿太阳能电池的聚合物型、低成本、无掺杂空穴传输材料
摘要： 钙钛矿太阳能电池（PSCs）在过去十年中因其卓越的光电性能和简便的加工工艺而实现了前所未有的飞跃式发展。然而，昂贵空穴传输材料（HTMs）的使用以及吸湿性掺杂剂引发的不可避免的不稳定性，成为阻碍其进一步商业化的关键问题。本研究设计并应用了一系列低成本共轭聚合物作为PSCs中的无掺杂HTMs，这些材料具有可调能级、优异的温度和湿度耐受性以及卓越的光电性能。深入研究表明，这些聚合物在促进电荷分离、钝化钙钛矿材料表面陷阱位点以及保障器件长期稳定性方面发挥着关键且多方面的作用。采用浓度仅为5 mg/mL的无掺杂P3聚合物时，实现了20.3%的稳定功率转换效率（PCE）并显著提升了器件寿命，使该器件成为目前基于无掺杂HTMs构建的最佳PSC体系之一。此外，基于P3制备的柔性PSCs也展现出16.2%的PCE。这项工作为开发具有商业可行性的稳定高效PSCs开辟了新途径。
关键词： 钙钛矿太阳能电池，良好的稳定性，共轭聚合物，无掺杂剂，空穴传输材料
更新于2025-09-11 14:15:04