基于咔唑的bola两亲分子自组装结构调控及其在钙钛矿太阳能电池中的应用研究

来自国内的研究人员通过设计具有刚性咔唑核心、三侧链结构和末端甘油基团的bola两亲分子，系统研究了其在体相中从近晶A相到体心立方相的复杂自组装行为，以及在溶剂中形成的多重超分子有机凝胶。该研究通过偏振光学显微镜(POM)、差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术揭示了自组装机制，并将该材料集成到钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells)的Spiro空穴传输层中，使光电转换效率(PCE)提升至23.39%。

　　

这项突破性研究展示了基于咔唑(carbazole)的bola两亲分子(bolaamphiphiles)的精妙设计：以双噻吩(thiophene)桥联的咔唑作为刚性核，修饰三条柔性侧链和两个粘性甘油末端基团。通过巧妙的烷基链工程，这些分子在体相中展现出令人惊叹的自组装行为——从规整的方蜂窝状结构到体心立方(bcc)介晶相，在溶剂中则形成多重复合超分子有机凝胶。

研究团队采用多尺度表征手段揭示了组装机制：偏振光学显微镜(POM)捕捉到绚丽的液晶织构，差示扫描量热仪(DSC)精确测定相变温度，小角X射线散射(SAXS)解析出纳米级有序结构，扫描电镜(SEM)则直观展示表面形貌。理论计算进一步佐证了实验结果。

最令人振奋的是，当将这些智能材料整合到钙钛矿太阳能电池(PSCs)的Spiro-OMeTAD空穴传输层时，器件性能获得显著提升，光电转换效率(PCE)突破至23.39%。这项工作为开发新型有机光电材料提供了分子设计范式，同时开辟了超分子自组装在新能源领域应用的新途径。