
近年来,钙钛矿太阳能电池(pero-SCs)发展迅猛,其中使用非掺杂HTLs是实现稳定n-i-p pero-SCs的关键。然而,这些HTL材料通常需要使用有毒溶剂氯苯(CB)进行加工,不适合工业生产。而使用绿色溶剂时,由于HTL材料在溶剂中的溶解度有限,导致薄膜形貌不理想,会大幅牺牲器件性能。
本文通过引入不对称极性低聚乙二醇(OEG)侧链,设计了一种非对称线性有机小分子BDT-C8-3O。极性OEG侧链具有较高的极性和构象灵活性,不仅使BDT-C8-3O在天然非芳香族化合物溶剂3-甲基环己酮(3-MC)等绿色溶剂中具有较好的溶解度,而且诱导共轭主链表现出两种主要的堆积模式,并且均表现出π-π堆积的增强。从而促进HTL材料分子在绿色溶剂中有序组装,得到的非掺杂BDT-C8-3O薄膜具有高结晶度、高空穴迁移率和低无序能。
基于CB和绿色溶剂3-MC加工的BDT-C8-3O HTL的n-i-p pero-SCs均达到了世界纪录的PCE,分别为24.11%(认证为23.82%)和23.53%。此外,BDT-C8-3O HTL具有出色的空穴传输能力、均匀的电学性质和牛顿流体特性,5×5 cm2组件(有效面积:15.64 cm2)PCE均超过20%。最重要的是,器件表现出了优异的工作稳定性和热稳定性:在最大功率点下持续工作2000 h后,保持初始PCE的84%;85ºC下热老化2000 h后,保持79.5%。上述结果均表明,该方法是解决HTL材料在绿色溶剂中结晶度和溶解度之间权衡问题的有效途径,同时,它也为设计可绿色溶剂加工的非掺杂HTL材料提供了一种新的思路,从而促进了高效、稳定、环境友好的pero-SCs的开发。
原文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202312231