近日，大連化物所郭鑫研究員和李燦院士團隊，在鈣鈦礦太陽電池空穴傳輸材料的開發(fā)方面取得新進展，相關(guān)研究成果發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew.Chem.Int.Ed.）上，并被選為VIP（VeryImportantPaper）論文。

有機-無機雜化鈣鈦礦太陽電池因其較高的光電轉(zhuǎn)換效率受到廣泛關(guān)注，其中空穴傳輸材料（HTM）在提升器件效率方面發(fā)揮著重要作用。目前應(yīng)用最為廣泛的HTM是Sprio-OMeTAD，但該分子的對稱性較高，易于結(jié)晶而導(dǎo)致其薄膜穩(wěn)定性差且存在針孔缺陷，這不僅降低了器件的穩(wěn)定性，還不適用于大面積器件的制備，極大限制了其在鈣鈦礦太陽電池中的應(yīng)用。

研究團隊基于“降低分子對稱性，提高薄膜形態(tài)穩(wěn)定性”的思想，從原來Sprio-OMeTAD的內(nèi)核“裁剪”出低對稱的新螺環(huán)核——螺茚，外圍結(jié)合咔唑類樹枝單元，成功合成了新型空穴傳輸分子Spiro-I。相比于準球形的Sprio-OMeTAD，該新分子呈現(xiàn)V型結(jié)構(gòu)和更低的分子對稱性，因此分子的結(jié)晶傾向被有效抑制，同時更容易形成無針孔的高質(zhì)量薄膜。將Spiro-I作為HTM制備鈣鈦礦太陽電池，在大面積器件和器件穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)均優(yōu)于經(jīng)典材料Sprio-OMeTAD。

該分子合成成本更低，器件加工過程中使用量少，有利于降低電池的整體成本。這一工作為制備高效、穩(wěn)定、低成本的鈣鈦礦太陽電池提供了新的空穴傳輸材料，也為空穴傳輸材料的分子設(shè)計提供了新思路，將有助于推動鈣鈦礦太陽電池的進一步發(fā)展。

該團隊一直致力于新型光伏器件載流子傳輸層及其界面修飾的研究工作，除了此次開發(fā)的鈣鈦礦太陽電池空穴傳輸材料，他們還報道過多種有機太陽電池的電子和空穴傳輸材料，并取得了優(yōu)異的器件性能（J.Mater.Chem.A,J.Mater.Chem.A,Org.Electron.,J.Mater.Chem.A,ACSAppl.Mater.Interfaces）。這些工作有助于我國在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型光伏技術(shù)所需關(guān)鍵材料體系方面的進一步發(fā)展。