咔唑衍生物作为钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的设计合成与性能研究

《Journal of Molecular Structure》：Tailoring carbazole derivatives as potential hole-transporting materials for perovskite solar cells: synthesis, photophysical study, and DFT Investigations

本文系统研究了六种新型D-A-D型咔唑衍生物空穴传输材料（HTMs）的设计策略，重点报道了DCZH的合成、光物理特性及DFT计算。研究表明DCZH具有适宜的HOMO能级（-5.26 eV）、显著斯托克斯位移（~90 nm）和聚集诱导发光增强（AIEE）特性，其未掺杂状态下的空穴传输性能为提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性和效率提供了新思路。

　　

^{结果与讨论}

Scheme 1展示了DCZH的合成路径（详见补充材料实验部分）。该合成路线具有反应高效、催化剂成本低的特点，且可通过重结晶和柱色谱进行纯化。通过FTIR、NMR和质谱对HTMs进行了结构确认（图S7-S9）。

^结论

本研究通过调控咔唑核心的电子 withdrawing 单元和烷基侧链，设计了一系列空穴传输材料（HTMs）。实验表明DCZH具有优异的光物理性能、与钙钛矿匹配的较深HOMO能级以及增强的电荷提取能力。荧光数据显示其大斯托克斯位移（~90 nm）有利于钙钛矿层渗透，而AIEE特性表明其在薄膜状态下具有增强的发射性能。DFT计算揭示了氰基和氟取代对前沿分子轨道和态密度的调控作用。这些咔唑衍生物（尤其是DCZH）展现出作为高效无掺杂HTMs的潜力，有望推动钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能突破。