【材料】鈣鈦礦太陽能電池中的高效空穴傳輸材料SAF-OMe

2021-03-02 X-MOL資訊

蘇州大學「千人計劃」廖良生團隊的蔣佐權副教授與孫寶全教授課題組通過將兩種「明星」空穴傳輸材料（Poly-(triarylamine) (PTAA) 和(2,2』,7,7』-四-（二甲氧基二苯胺）-螺芴)（Spiro-OMeTAD）的核心骨架中的有效官能團巧妙地相結合，成功研發出一種能級匹配好、空穴傳輸能力高的理想材料：SAF-OMe。與目前商業化的Spiro-OMeTAD相比，SAF-OMe表現出更大的接觸角，更好的疏水性能，從而可以有效提高鈣鈦礦太陽能電池在空氣中的使用壽命。


該結構使用的骨架為芴螺三苯胺結構，該結構曾經被用於構建有機發光二極體中的空穴傳輸層，研究人員因此聯想到其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用的可能性。該材料的合成路線簡便，產率較傳統材料更高，有利於大量製備。其器件應用結果顯示，在非摻雜條件下，以SAF-OMe為空穴傳輸層的鈣鈦礦電池仍然可以取得13.44%的能量轉換效率，遠遠超過基於Spiro-OMeTAD的5.91%，並且接近Spiro-OMeTAD進行摻雜後的效率（14.84%）。而對該材料進一步摻雜後，基於SAF-OMe摻雜的器件效率（16.73%）仍超過基於Spiro-OMeTAD摻雜的器件效率。除此之外，鈣鈦礦電池現今最大的問題是電池工作的穩定性。該研究同時證明新材料SAF-OMe不僅在效率上超過Spiro-OMeTAD，其在穩定性上也優於後者。經測算得知，在測試時間達到240小時後，基於Spiro-OMeTAD的電池效率下降了53%，而基於SAF-OMe的電池效率下降了39%，減少了14個百分點，顯示出很大的應用潛力。


這一結果已發表在《Advanced Functional Materials》上。

http://onlinelibrary.wiley.com/resolve/doi?DOI=10.1002%2Fadfm.201504245

原文標題：Dopant-free Spiro-Triphenylamine/Fluorene as Hole-Transporting Material for Perovskite Solar Cells with Enhanced Efficiency and Stability

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