基于噻诺[3,2-b]噻吩的有机阳离子形成半透明薄膜：合成、光物理性质及逆钙钛矿太阳能电池

《ACS Applied Energy Materials》：Thieno[3,2-b]thiophene-Based Organic Cation Forming Semitransparent Thin Film: Synthesis, Photophysical Properties, and Inverted Perovskite Solar Cells

钙钛矿太阳能电池添加剂设计与性能研究。本研究合成噻吩[3,2-b]噻吩基有机阳离子TT-PhCH2NH3I，通过UV-Vis、CV、XRD等表征证实其薄膜表面均匀光滑（RMS粗糙度65nm），亲水性强（接触角55.1°）。作为MAPbI3添加剂，在 inverted器件中实现5周（>800h）97%初始PCE保持率，其碘化铵基团设计兼顾活性位点和表面特性优化。

　　

设计和合成用于钙钛矿基太阳能电池的小分子以提高其稳定性和光电转换效率是重要的研究课题。有机阳离子已被证明是这类工程问题的良好解决方案。本文介绍了一种基于噻吩[3,2-b]噻吩结构的有机阳离子TT-PhCH₂NH₃I的设计及简易合成方法，该阳离子可作为钙钛矿太阳能电池的添加剂。这种阳离子形成的薄膜光滑且半透明，其性质通过紫外-可见光谱（UV–vis）、循环伏安法（CV）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及接触角（CA）测量进行了表征。TT-PhCH₂NH₃I薄膜具有均匀光滑的表面形态，表面粗糙度（RMS）为65纳米，并且具有优异的亲水性，水滴在薄膜上的接触角为55.1°。该材料还具有良好的附着性能。其微观结构表现为由紧密排列的微米级薄层组成。与文献中常见的有机阳离子不同，TT-PhCH₂NH₃I在3位含有碘化铵基团，这使得2位和5位仍可进行进一步的官能化修饰。将TT-PhCH₂NH₃I作为添加剂应用于MAPbI₃基钙钛矿太阳能电池中，经过溶液处理后的电池表现出优异的长期稳定性，在5周（超过800小时）内光电转换效率仍保持在97%以上。这些特性表明，TT-PhCH₂NH₃I是一种有前景的有机半导体，有望在光伏应用中实现高性能。