基于稠合二噻吩杂环衍生物的高效空穴传输材料LK-1/LK-2提升钙钛矿太阳能电池性能研究

研究人员针对钙钛矿太阳能电池(PSCs)中空穴传输材料(HTMs)效率与稳定性瓶颈，开发出基于二噻吩并[3,2-f:2′,3′-h]喹喔啉(DTQu)和二噻吩并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪(DTPh)的D-A-D结构新型HTMs。LK-2器件实现19.4%的冠军效率，其优异的薄膜形貌与能级匹配为高性能PSCs提供新解决方案。

　　

这项突破性研究聚焦钙钛矿太阳能电池(PSCs)的核心组件——空穴传输材料(HTMs)，通过分子工程设计出两种具有刚性平面结构的稠合二噻吩杂环衍生物：二噻吩并[3,2-f:2′,3′-h]喹喔啉(DTQu)和二噻吩并[3,2-a:2′,3′-c]吩嗪(DTPh)。这两种采用给体-受体-给体(D-A-D)结构的有机小分子HTMs展现出卓越的π-π堆叠特性，显著提升空穴迁移率和热稳定性。

研究团队通过系统表征发现，基于DTPh构建的LK-2材料因其更光滑的薄膜形貌和抑制的电荷复合，将电池能量转换效率(PCE)推升至19.40%，较LK-1的18.16%有明显提升。这两种材料与钙钛矿活性层形成理想的能级匹配，其中LK-2增强的疏水性和结晶有序性尤为突出，为开发兼具高效率和高稳定性的有机HTMs提供了分子设计新范式。