侧链氟化对倒置钙钛矿太阳能电池光子捕获与表面润湿性的影响机制研究

本研究创新性地合成并对比了两种基于吩噻嗪(PTZ)的新型聚合物空穴传输材料(HTM)——PPTZ-OM与PPTZ-FOM，系统揭示了侧链氟化策略对倒置钙钛矿太阳能电池(PSC)性能的影响规律。研究发现PPTZ-OM凭借优异的成膜性和表面润湿性(-5.26 eV的深HOMO能级)，显著降低界面缺陷密度，使器件获得20.75%的功率转换效率(PCE)和81.92%的填充因子(FF)，为开发高效稳定无掺杂HTM提供了新思路。

　　

亮点

本研究设计合成了两种基于吩噻嗪(Phenothiazine, PTZ)核心的新型聚合物空穴传输材料(HTM)——PPTZ-OM和PPTZ-FOM，通过系统比较其分子结构差异对倒置钙钛矿太阳能电池(PSC)性能的影响，揭示了侧链化学修饰的关键作用机制。

设计与合成

为探究聚合物HTM分子结构对PSC光伏性能的影响，本研究设计合成策略包含：(1)引入甲氧基增强聚合物溶解性和表面润湿性，同时作为路易斯碱钝化钙钛矿中Pb²⁺缺陷；(2)采用对位取代甲氧基以最小化空间位阻效应，维持分子平面共轭特性；(3)通过氟原子取代构建电子 withdrawing 单元，调控材料能级结构。

结论

以吩噻嗪为核心单元设计的新型低成本聚合物HTM（PPTZ-OM和PPTZ-FOM）应用于倒置PSC时表现出显著差异。研究发现烷氧基侧链的引入显著提升材料对钙钛矿前驱体溶液的润湿性，使PPTZ-OM展现出优异的成膜质量和更少的界面缺陷，最终实现光伏性能的显著提升。