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高电子亲和能助力高效空穴提取 实现柔性倒置钙钛矿太阳能电池高效化
摘要： 采用低温加工空穴传输材料（HTMs）的反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）因HTM/钙钛矿界面空穴提取能力不足而性能欠佳。本研究通过调控分子电子亲和力，使HTM电导率提升逾十倍，并将费米能级与价带间能隙从0.60 eV降至0.24 eV，空穴提取能力增强五倍。首次应用3,6-二氟-2,5,7,7,8,8-六氰基喹啉二甲烷分子，使刚性/柔性反式钙钛矿器件开路电压（Voc）和填充因子（FF）显著提升，分别实现22.13%与20.01%的最高光电转换效率。该方法大幅改善PSCs的Voc和FF，且能与NiOx、PTAA、PEDOT:PSS及CuSCN等多种HTM体系兼容，为高效反式钙钛矿电池提供了新途径。
关键词： 空穴传输材料、钙钛矿太阳能电池、低温加工
更新于2025-09-16 10:30:52
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含二氰乙烯基和噻唑并[5,4-d]噻唑核的D-A-D型空穴传输材料用于无螺-OMeTAD钙钛矿太阳能电池，具有优异的大气稳定性
摘要： 在钙钛矿太阳能电池（PSC）器件中，空穴传输材料（HTMs）是影响电荷分离的关键组分，对实现高效能具有重要作用。这类材料还能保护活性光吸收层免于降解。目前性能最优的HTM材料Spiro-OMeTAD因成本过高难以大规模应用，因此设计成本低廉且器件性能相当的新型HTM材料至关重要。本文报道了具有二氰乙烯基和噻唑并[5,4-d]噻唑核心结构的供体-受体-供体（D-A-D）型空穴传输材料（TTz-1和TPDCN）的合成，并通过将其集成于钙钛矿太阳能电池评估其性能。结果表明这两种HTM材料合成简便，具有适于器件集成的优良结构特性。详细分析显示这些分子与碘化铅甲铵（CH3NH3PbI3）钙钛矿具有匹配的能级排列，具备良好的热稳定性和高空穴迁移率。采用TTz-1作HTM制备的平面PSC器件功率转换效率（PCE）达11.37%，而TPDCN器件PCE为10.11%，与基于Spiro-OMeTAD的对照样品（11.62%）相当。此外稳定性分析表明，TTz-1和TPDCN器件较Spiro-OMeTAD器件具有更优异的大气稳定性。这些结果表明，由于所报道HTM结构具有合成简便、可规?；翱傻餍车扔攀?，为设计新型钙钛矿太阳能电池HTM材料提供了有前景的研究方向。
关键词： 噻唑并[5,4-d]噻唑，空穴传输材料，二氰乙烯基，钙钛矿太阳能电池，给体-受体-给体
更新于2025-09-16 10:30:52
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以环辛四噻吩为核心的三维空穴传输材料助力钙钛矿太阳能电池效率突破19%
摘要： 本研究中，刚性三维环辛四噻吩作为核心组分构建了两种空穴传输材料（HTMs）——COTT-1和COTT-2。通过实验与模拟相结合的方法，系统研究了它们的光物理、电化学及热学性质?；贑OTT-1和COTT-2的钙钛矿太阳能电池（PSCs）测试显示，其功率转换效率（PCE）分别为8.4%和17.7%，与相同条件下Spiro-OMeTAD基器件（18.2%）相当。当采用COTT-1作为界面层、COTT-2作为空穴传输材料时，PCE进一步提升至19.2%。通过光致发光（PL）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和原子力显微镜（AFM）实验分析了这些现象，证实了环辛四噻吩核心空穴传输材料的潜力。
关键词： 功率转换效率、界面改性、噻吩、钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、三维结构
更新于2025-09-16 10:30:52
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用于低成本钙钛矿太阳能电池的高效碳复合电极，采用无机CuIn<sub>0.75</sub>Ga<sub>0.25</sub>S<sub>2</sub>空穴传输层
摘要： 钙钛矿太阳能电池以低成本、溶液法和高效能著称，但传统空穴收集电极（Spiro-OMeTAD/金）的高成本及大规模沉积金的昂贵复杂性成为其商业化的主要障碍。本研究采用CuIn0.75Ga0.25S2空穴传输材料，引入有效碳复合电极来解决这一问题。该碳电极通过刮刀法制备，使用由石墨薄片、炭黑和疏水性聚合物（聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯）组成的浆料。研究了炭黑与石墨的重量比及粘结剂类型对碳复合层方阻和电阻率的影响。利用阻抗谱技术，在不同白光强度及530 nm、660 nm、740 nm波长光照下，分析了碳电极成分对CuIn0.75Ga0.25S2/钙钛矿界面电荷传输电阻的影响。最佳器件（手套箱外制备）获得15.9%的效率，接近采用传统Spiro-OMeTAD/金空穴收集电极的对照电池16.3%的最佳效率。
关键词： 硫化铜铟镓，空穴传输材料，碳电极，钙钛矿太阳能电池，电荷转移电阻
更新于2025-09-16 10:30:52
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聚芴共聚物作为倒置钙钛矿太阳能电池的高性能空穴传输材料
摘要： 可全低温加工的倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其具有成本效益的生产优势而备受关注?？昭ù洳牧希℉TMs）对实现高效倒置PSCs至关重要，因其决定了界面电荷提取与复合的效率。本研究考察了三种聚芴共聚物（TFB、PFB和PFO）作为HTMs构建倒置PSCs的性能。研究发现，太阳能电池的光伏性能与HTMs的电子特性密切相关。由于TFB具有高迁移率且能与钙钛矿形成有利的能级排列，其展现出比PFB和PFO器件更优异的电荷提取能力及更强的界面复合抑制效果，实现了18.48%的高效率及高达1.1 V的开路电压（VOC）。相比之下，PFO器件中存在的较大能垒导致VOC和光电流显著损失。这些结果表明TFB可作为倒置PSCs的优质HTM。此外，我们预期所研究的三种HTMs性能可为高效倒置PSCs制造所需新型HTMs的分子设计提供指导。
关键词： 空穴传输材料、电荷提取、聚芴共聚物、光伏性能、倒置钙钛矿太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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具有钝化效应的二苯并[b,d]噻吩核空穴传输材料助力实现填充因子达83%的高效平面P-I-N钙钛矿太阳能电池
摘要： N2,N2,N8,N8-四(4-(甲硫基)苯基)二苯并[b,d]噻吩-2,8-二胺（简称DBTMT）由三种市售单体合成，作为钙钛矿太阳能电池（pero-SCs）中极具前景的无掺杂空穴传输材料（HTM）。通过研究DBTMT的本征特性（光学性能与电子能级等），证实其适用于平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池。优化后的电池结构（ITO/原始DBTMT/MAPbI3/C60/BCP/Ag）实现了21.12%的最高光电转换效率（PCE）和83.25%的填充因子（FF），在基于无掺杂HTM的平面p-i-n型钙钛矿太阳能电池中达到顶尖水平。进一步监测MAPbI3与DBTMT-MAPbI3薄膜的FTIR、XRD及XPS光谱显示，DBTMT通过硫原子与MAPbI3在界面处产生相互作用钝化缺陷，这与对应器件更高的FF和PCE表现相符。
关键词： 平面p-i-n钙钛矿太阳能电池、空穴传输材料、钝化
更新于2025-09-12 10:27:22
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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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面向可扩展PbS量子点太阳能电池的定制化聚合物空穴传输材料研究
摘要： 采用预交换硫化铅（PbS）墨水加工的胶体量子点（CQD）太阳能电池在开发可扩展且稳定的光伏器件方面备受关注。然而，当前空穴传输材料（HTM）——经1,2-乙二硫醇处理的PbS（PbS-EDT）CQD在商业化方面存在若干缺陷，包括需要氧化处理和多层结构制备。共轭聚合物是具有可调特性的替代性HTM。本研究提出一系列共轭聚合物（PBDB-T、PBDB-T(Si)、PBDB-T(S)、PBDB-T(F)）作为PbS CQD太阳能电池的HTM。通过聚合物侧链工程优化模型聚合物PBDB-T，以调节能级、提高空穴迁移率、改善固态有序性并增加自由载流子密度?；诟男跃酆衔颬BDB-T(F)的CQD太阳能电池展现出11.2%的最佳光电转换效率（PCE），优于传统PbS-EDT HTM器件（10.6%），是目前有机HTM基PbS太阳能电池实现的最高PCE。
关键词： 共轭聚合物、硫化铅、空穴传输材料、胶体量子点、功率转换效率、太阳能电池
更新于2025-09-12 10:27:22
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CuSCN作为空穴传输材料在三维/二维钙钛矿太阳能电池中的应用
摘要： 我们报道了具有三维/二维钙钛矿吸光层并以CuSCN为无机空穴传输材料（HTM）的稳定钙钛矿太阳能电池。选用苯乙基铵（PEA）和4-氟苯乙基铵（FPEA）作为二维阳离子，在三维钙钛矿表面形成(PEA)2PbI4或(FPEA)2PbI4薄层。这种二维钙钛矿界面层能中和三维钙钛矿吸光层表面的缺陷，并可防止潮湿环境导致的降解。实验证明通过改良界面向无机CuSCN空穴传输材料的电荷提取效率优异，器件效率超过18%，而传统spiro-OMeTAD器件的效率为19.3%。此外，该器件展现出显著增强的环境稳定性。
关键词： 苯乙基铵（PEA）、硫氰酸亚铜（CuSCN）、空穴传输材料（HTM）、功率转换效率（PCE）、4-氟苯乙基铵（FPEA）、钙钛矿太阳能电池（PSCs）
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于芘的有机半导体氟化可提升发光二极管和卤化物钙钛矿太阳能电池的性能
摘要： 本工作以低成本芘核（通过Suzuki偶联反应在1,3,6,8位引入三苯胺取代基获得L-H）为起始原料，设计合成了氟代芘基有机半导体材料（L-F）。尽管其体相空穴迁移率（7.0×10?? cm2/Vs）低于L-H（1.9×10?? cm2/Vs），但作为有机发光二极管（OLED）的绿色发光材料或卤化铅钙钛矿太阳能电池（PSCs）的无掺杂空穴传输材料时，L-F性能均优于L-H。基于L-F活性层的OLED器件在4.5V启亮电压下展现出优异的绿色发光性能（亮度1759.8 cd/m2，电流效率3.7 cd/A）。当作为PSCs的无掺杂空穴传输层时，L-F器件在AM 1.5G 100 mW/cm2条件下实现了5.9%的功率转换效率和1.07V的开路电压，优于对应L-H器件（PCE=5.0%，Voc=0.87V）。我们认为L-F光电器件性能提升源于其更优质的薄膜形貌。L-F的优异表现表明，小分子氟代策略是开发低成本高性能能源采集与显示用有机电子材料的有效途径。
关键词： 芘，钙钛矿太阳能电池，空穴传输材料，三苯胺，氟化，无掺杂，有机发光二极管
更新于2025-09-12 10:27:22