本文要点
研究背景
钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本而受到关注。空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中起着关键作用，但现有的材料如Spiro-OMeTAD存在合成复杂、成本高等问题。
研究内容
合成了两种新型小分子HTMs：2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ。系统研究了这些材料的光物理、热学、半导体和光伏性能。比较了这两种材料与Spiro-OMeTAD的性能。
以下为主要图解：
上图为2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的分子结构和合成路线。
(a) 二氯甲烷中2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的紫外-可见吸收光谱标准化图。(b) 2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ材料的循环伏安法。(c) 2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ材料第二次加热曲线的差示扫描量热法
2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的光物理、热学和半导体特性。
(a) 小分子（器件结构：ITO/HTM/Ag）的电导率测量得到的J-V曲线。(b) 基于2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ HTM的单空穴器件（器件结构：ITO/PEDOT:PSS/HTM/Ag）的J-V曲线。插图展示了掺杂后电流的增加。
(a) 能级图显示了2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的HOMO和LUMO能级，这些能级是在B3LYP/6-31G(d)水平上确定的；(b) 2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ材料的二面角。
(a) 覆盖有2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ薄膜的钙钛矿的可视图像，钙钛矿与 (a) 2,6PyDANCBZ 和 (c) 3,5PyDANCBZ的扫描电子显微镜（SEM）图像。
(a) 带有2,6PyDANCBZ的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的截面扫描电子显微镜（SEM）图像。(b) 带有3,5PyDANCBZ的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的截面扫描电子显微镜（SEM）图像。(c) 在模拟AM 1.5G光照下，使用2,6PyDANCBZ的不同HTMs的n-i-p器件的正向和反向扫描J-V曲线。(d) 在模拟AM 1.5G光照下，使用3,5PyDANCBZ的不同HTMs的n-i-p器件的正向和反向扫描J-V曲线。(e) 在模拟AM 1.5G光照下，使用Spiro-OMeTAD的不同HTMs的n-i-p器件的正向和反向扫描J-V曲线。(f) 对应的n-i-p结构PSCs的外部量子效率（EQE）曲线。(g) 使用2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的PSCs的稳定功率输出。(h) 带有不同HTMs的倒置结构（p-i-n）器件的J-V曲线。
不同HTMs的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光伏参数。
(a) 2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电阻图。(b) 2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ基钙钛矿太阳能电池（PSCs）的电容图。这些图表来源于在开路条件下不同光照强度下阻抗谱拟合的数据。
(a) 使用不同HTMs的钙钛矿太阳能电池（PSCs）的标准化光电转换效率（PCE）与存储时间的对比图；(b) 不同HTMs的钙钛矿的接触角图。
总结与展望
在这篇文章中，2,6PyDANCBZ在迁移率、电导率和成膜能力方面优于3,5PyDANCBZ，且两者均优于传统的Spiro-OMeTAD材料，且使用2,6PyDANCBZ的钙钛矿太阳能电池展现了更高的光电转换效率（PCE）和更好的长期稳定性。在成本上，新开发的HTMs具有更低的合成和纯化成本，相比Spiro-OMeTAD，2,6PyDANCBZ和3,5PyDANCBZ的成本分别为28.1 €和27.0 €每克，远低于Spiro-OMeTAD。这篇文章提出的基于核心-臂连接拓扑结构的分子设计策略，为开发高效、低成本的空穴传输材料提供了新的方向。
文献详情
Peng Huang,∥ Manju,∥ Samrana Kazim, Gangala Sivakumar, Manuel Salado, Rajneesh Misra,* and Shahzada Ahmad*
