有机半导体材料由于具有低缺陷态密度、分子结构多样性、能级可调以及可溶液加工等优势，作为传输层被广泛应用于钙钛矿太阳能电池中。然而，由于有机半导体分子间作用力较弱，分子在成膜时排布杂乱无序，导致其薄膜无序能较大，进而降低了传输层的载流子迁移率，增加了器件的界面复合。这使得目前报道的p-i-n型钙钛矿器件效率远远低于n-i-p型钙钛矿器件效率。因此，如何调控有机半导体分子在薄膜中的排布，降低薄膜无序能，提高传输层的迁移率，降低器件界面复合是进一步提升p-i-n型钙钛矿太阳能电池效率的关键。

基于此，本文首次提出在空穴传输层采用charge-transfer-complex（CTC）策略，设计合成了高平面性且具有接收电子能力的有机小分子4,4′‐(4,8‐bis(5‐(trimethylsilyl)thiophen‐2‐yl)benzo[1,2‐b:4,5‐b′]dithiophene‐2,6‐diyl)bis(N,N‐bis(4‐methoxyphenyl)aniline) (BDT‐Si)，并将其应用于PTAA薄膜的制备中。由于高平面性的BDT-Si电子云离域性更好且与PTAA能级匹配，PTAA分子上的电子能够迁移到BDT-Si上。缺电子的PTAA分子主链会转化成平面性更好的醌式结构，进而提高PTAA分子之间的π-π相互作用，降低了薄膜的无序能。优化后的空穴传输层的载流子迁移率、空穴传输界面的抽提能力以及器件内部的准费米能级分裂均得到了提高。除此以外，由于空穴传输层无序能的降低，其热稳定性得到了提升。最终，基于PTAA:BDT-Si空穴传输层制备的钙钛矿太阳能电池效率达到了21.87%，且该器件表现出了优异的热以及工作稳定性。该方法为进一步提高p-i-n型钙钛矿太阳能电池效率提供了新方法，并有望助力有机半导体电子器件领域实现新突破。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202006753