中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率從最初的3.8%迅速增長(zhǎng)到了23.7%且鈣鈦礦太陽(yáng)電池制備工藝簡(jiǎn)單，充分展現(xiàn)出了其巨大的應(yīng)用前景。
目前最為高效的鈣鈦礦太陽(yáng)電池通常是多層結(jié)構(gòu)，鈣鈦礦吸光層位于電子傳輸層和空穴傳輸層之間�？昭▊鬏攲釉谄骷衅鹬龠M(jìn)載流子在鈣鈦礦和空穴傳輸材料界面分離、傳輸空穴、促進(jìn)鈣鈦礦結(jié)晶和保護(hù)鈣鈦礦層等重要作用，對(duì)器件的效率和穩(wěn)定性影響巨大。
雖然大量無(wú)機(jī)及聚合物空穴傳輸材料已被應(yīng)用到鈣鈦礦太陽(yáng)電池，但是由于小分子材料具有聚合物可以溶液加工，結(jié)構(gòu)多樣化等優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)確定，避免了批次差異，重復(fù)性好，因此研究最為廣泛，基于此類材料的器件展現(xiàn)出較好的性能。其中小分子spiro-OMeTAD是鈣鈦礦太陽(yáng)電池中最為高效的空穴傳輸材料，但是其價(jià)格昂貴、水氧穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)限制了該分子的應(yīng)用。另一方面，眾多研究也表明spiro-OMeTAD不能有效鈍化鈣鈦礦薄膜表面缺陷態(tài)，限制了鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件效率和穩(wěn)定性的進(jìn)一步提升。
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針對(duì)上述問(wèn)題，華北電力大學(xué)劉雪朋等將具有鈍化鈣鈦礦薄膜表面缺陷態(tài)功能的吡啶單元引入到咔唑-三苯胺類小分子中，開發(fā)了一系列廉價(jià)的新型小分子空穴傳輸材料。利用吡啶基團(tuán)與鈣鈦礦材料之間的相互作用，改善界面接觸，使HTM同時(shí)具備鈍化鈣鈦礦薄膜表面缺陷態(tài)和傳輸空穴的雙重作用，在避免鈣鈦礦缺陷態(tài)鈍化材料使用的情況下，減少該界面處（鈣鈦礦/HTM）缺陷態(tài)密度，最終得到了光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18.45%鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件。另外，由于吡啶單元可以有效鈍化鈣鈦礦薄膜表面的缺陷態(tài)，器件穩(wěn)定性顯著提升。
其工作表明在空穴傳輸材料上引入鈣鈦礦缺陷態(tài)鈍化基團(tuán)對(duì)提升器件效率和穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其他鈣鈦礦缺陷態(tài)鈍化基團(tuán)（如氨基、氰基、羧基等）引入到鈣鈦礦太陽(yáng)電池中載流子傳輸材料和界面修飾材料做出來(lái)展望，為進(jìn)一步提升鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件性能提供了新思路。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/小虎）
