- A+
近年来,基于自组装小分子的空穴传输材料得到了很快的发展,它们具有一些明显的优势,例如:1)材料消耗低,加工简单;2)寄生吸收和损耗可忽略不计;3)与ITO衬底建立强的相互作用,并通过锚定基团(例如羧酸、磷酸、硼酸等基团)促进界面缺陷的钝化。此外,这些自组装材料允许在分子水平上调控结构以调制能级和表面特性。同时,商业化可获得的氟化材料种类繁多,氟取代是一种不增加合成路线复杂性的直接方法,使得氟化策略已广泛应用于有机电子学的分子设计。 基于上述思考,南京工业大学李公强课题组(现台州学院)联合南方科技大学Aung Ko Ko Kyaw教授和海南大学孙萍萍课题组设计了两种具有低酸度锚定基团的D-A型自组装小分子空穴传输材料,MPA-BT-BA以及MPA-2FBT-BA,其中二甲氧基三苯胺作为供体基团,苯并噻二唑以及氟化苯并噻二唑作为受体单元,低酸度的苯甲酸作为锚定单元。得益于氟化策略的引入,MPA-2FBT-BA分子具有与钙钛矿更匹配的HOMO能级,其薄膜表面更疏水,可以诱导钙钛矿层结晶得到更大的晶粒尺寸,同时增强了与电极和钙钛矿层的界面接触,并钝化了钙钛矿层下表面缺陷,抑制了器件的非辐射复合,进而提升了器件的光伏性能。经过系统优化,基于MPA-2FBT-BA的自组装分子在倒置MAPbI3型钙钛矿太阳能电池中获得了20.32%的光电转换效率,实现了更优的环境稳定性。
图1. 分子的DFT计算 作为电极与钙钛矿层的中间层,自组装分子除了与ITO衬底螯合之外,还能与钙钛矿之间建立强的相互作用,我们通过XPS测试证实了本工作中这两种作用同时存在。 图2. 分子与ITO和钙钛矿的相互作用 最终,基于MPA-2FBT-BA的钙钛矿太阳能电池PCE达到20.32%,优于以MPA-BT-BA为空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池(PCE为19.29%),显示出氟化策略具有明显优势。 综上所述,该工作表明了氟化策略和弱酸性锚定基团在改善空穴传输层与电极和钙钛矿层界面接触、电荷提取与传输和提高钙钛矿层薄膜结晶质量方面具有明显优势,能有效提高钙钛矿太阳能电池光电转化效率和器件寿命,为自组装小分子空穴传输材料的设计提供了重要参考。 论文信息 A Fluorination Strategy and Low-Acidity Anchoring Group in Self-Assembled Molecules for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells Xiaowen Sun, Hua Fan, Xiaowei Xu, Gongqiang Li, Xiaoyu Gu, Dou Luo, Chengwei Shan, Qiong Yang, Shixing Dong, Chunyang Miao, Zheng Xie, Gang Lu, Dong Hwan Wang, Ping-Ping Sun, Aung Ko Ko Kyaw Chemistry – A European Journal
![weinxin](http://www.91shimoxi.com/storage/7923/images/20190110/20190110171644_39645.png)
目前评论:0