基于苝二酰亚胺桥联二聚体的p–i–n型钙钛矿太阳能电池电子传输层研究及其性能突破

本研究针对p–i–n结构钙钛矿太阳能电池(PSCs)中电子传输层材料PCBM成本过高的问题，开发了九种新型苝二酰亚胺(PDI)二聚体作为替代方案。通过系统比较电化学、光电特性及膜层形态，发现材料成膜质量与钙钛矿层稳定性存在显著关联，同时PDI衍生物的LUMO能级与器件性能呈现关键相关性，为设计高效稳定PSCs提供了重要指导。

　　

在p–i–n构型钙钛矿太阳能电池(PSCs)领域，富勒烯衍生物PCBM作为电子传输层(ETL)虽广泛应用，但其高昂成本（常超过除ITO外所有活性材料总和）严重制约产业化进程。为此研究人员合成了九种新型苝二酰亚胺(PDI)桥联二聚体作为替代ETL材料，并通过系统比对具有噻吩核心结构的PDI参照物，全面分析了这些化合物的电化学特性、光电性能与形态学特征。研究发现：材料形成高质量均匀薄膜的能力与底层钙钛矿活性层的稳定性存在明确关联，同时PDI衍生物的最低未占分子轨道(LUMO)能级对器件性能具有决定性影响。该研究为定向设计二聚体苝二酰亚胺衍生物以构建高效稳定钙钛矿太阳能电池提供了关键理论依据和实践指导。