钙钛矿太阳能电池的空穴传输层能够促进光生电荷的提取和收集，并保护吸光层。目前，钙钛矿太阳能电池器件中常用的HTM是2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)，其昂贵的成本是制约钙钛矿太阳能电池实际应用的瓶颈之一。部分研究工作表明，将复杂的螺芴核替换成简单的π桥连，构建给体-π桥连-给体(D-π-D)型HTM，可以简化合成路线，降低成本。然而，π桥连的富电子性会抬高分子HOMO能级，降低其本征稳定性。研究人员通过引入弱吸电子的喹喔啉单元，构建给体—受体—给体(D-A-D)型HTM，合理调控HTM的HOMO能级，优化钙钛矿太阳能电池器件界面能带排布。与spiro-OMeTAD相比，这种D-A-D型的HTM分子具有更好的光稳定性，热分解温度提升了30°C ，合成成本降低了30倍。以噻吩取代的HTM分子TQ2制备的钙钛矿太阳能电池器件取得了19.62%的光电转换效率，优于参比化合物spiro-OMeTAD(18.54%)以及苯环取代的HTM分子TQ1(14.27%)。荧光寿命表征以及导电率测试表明噻吩取代的HTM分子有更好的空穴提取和传输能力。研究人员进一步通过单晶分析发现TQ2分子间存在S---S以及S---π相互作用，缩短了分子间三苯胺单元的距离，增加了空穴传输通道。该工作为设计低成本、高性能的钙钛矿太阳能电池空穴传输层提供了新思路。
该论文由博士生张浩在朱为宏和吴永真的共同指导下完成，得到了田禾院士的悉心指导。
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发布日期：2018年07月20日09时04分
