基于分子设计的界面工程：实现钙钛矿太阳能电池中缺陷的同步钝化与空穴提取效率的提升

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Molecular Design-Driven Interface Engineering Enabling Simultaneous Defect Passivation and Enhanced Hole Extraction in Perovskite Solar Cells

钙钛矿太阳能电池界面钝化分子设计有效提升了能级排列和载流子提取效率，其中MeS-TPA-Cbz-HAI分子实现25.83%功率转换效率并保持94%长期稳定性。

　　

摘要

界面工程已成为解决钙钛矿与空穴传输层（HTL）之间界面缺陷和能级不对齐问题的有效策略。本文设计了一种新型多功能空穴界面分子，该分子含有不同的取代基，可用于钝化钙钛矿/HTL界面处的缺陷。这些分子将空穴传输基团与钝化单元结合在一起，从而实现有效的缺陷钝化、改善能级对齐，并促进载流子的有效提取。在三种空穴传输界面分子（HTIMs）中，3-(3,6-双(4-(双(4-(甲基硫基)苯基)氨基)苯基)-9H-咔唑-9-基)己烷-1-胺氢碘酸盐（MeS-TPA-Cbz-HAI）因含有-MeS和HAI单元，表现出优异的界面钝化能力和与2,2′,7,7′-四(N,N-二-对甲氧基苯胺)-9,9′-螺二氟蒽（Spiro-OMeTAD）的较高化学兼容性，进而降低了缺陷密度并提升了空穴传输性能。基于MeS-TPA-Cbz-HAI的器件实现了25.83%的显著功率转换效率（PCE）。此外，在30%–65%相对湿度的环境条件下连续运行1000小时后，该未封装器件的效率仍保持在初始值的94%，显示出卓越的长期稳定性。这种空穴界面分子的设计策略为提高钙钛矿太阳能电池的效率和运行稳定性提供了有前景的方法。

图形摘要

我们提出了一种基于多功能空穴传输界面分子的新策略，该分子将空穴传输基团与缺陷钝化单元相结合。这种双功能设计实现了有效的缺陷钝化、改善的能级对齐和高效的载流子提取，使得功率转换效率达到25.83%，同时具有出色的运行稳定性，这对钙钛矿太阳能电池的长期发展具有重要意义。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。