基于对称性的工程化设计：用于高效钙钛矿光伏材料的长程有序π–π堆叠分子

《Nature Synthesis》：Symmetry-driven engineering of long-range-ordered π–π stacking molecules for high-efficiency perovskite photovoltaics

通过设计具有均匀电子离域的轴向对称分子(2-吡咯啉基乙基膦酸，pPy)，实现了长程有序的π-π堆积，显著提升反型p-i-n钙钛矿太阳能电池的转换效率至26.6%，并在3000小时模拟光照下保持94%初始效率。

　　

摘要

在过去五年中，分子工程的发展显著提高了倒置p-i-n钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率，使其超过了传统的n-i-p PSCs。通过策略性地设计对称分子以减少空间位阻，从而促进基底上长程有序的π–π堆叠，为提高分子自组装的结构有序性提供了一种有效方法。在这里，我们合成了一种具有均匀电子离域性的轴对称分子（2-(pyren-2-yl)ethyl)phosphonic acid（pPy），该分子能够在氧化铟锡基底上形成长程有序的π–π堆叠结构。此外，pPy薄膜在q = 0.27 ??1处显示出强烈的Debye–Scherrer环效应，并且具有高度有序的朝向，同时表现出更好的空间均匀性，这有效促进了电荷传输。根据ISOS-L-1I协议，在连续模拟太阳光照3000小时后，基于pPy的PSCs仍保持了26.6%的功率转换效率，并且初始效率的94%得以保留。