锡基卤化物钙钛矿太阳能电池（TPSCs）因其环境友好性、低成本和溶液制造而受到越来越多的关注，最高PCE达到了15.7%。台湾省阳明交通大学研究团队合成了三种新的功能化噻吩并吡嗪，即TP-MN（1）、TP-CA（2）和TPT-MN（3）SAM用于TPSC。通过密度泛函理论（DFT）得出的新SAM的能级和静电势图，彻底研究了设计的SAM结构中高电子密度的位置。结合使用TP-MN与NiOx HTM的器件效率有7.7%。这是第一次将CN/CN或CN/COOH锚定基团的有机SAM与NiOx HTM结合用于TPSC。
合成TP基SAMs的合成路线1-3如方案1所示
SAM分子1-3的光学、热学和电化学性质如表1所示
图2. （a）化合物1-3在邻二氯苯中的紫外-可见吸收光谱。（b）化合物1-3的差分脉冲伏安法（DPV）响应曲线。（c）化合物1-3的DFT计算能级和静电表面势（ESP）映射图。
图3. 化合物TP-MN（1）的晶体结构
如图3b所示，CA=CB双键的特征为1.36Å，以及TP核到MN（18.4°）和苯基（11.8°）单元的相对较小的扭转角度，确认了中心TP核与两个端部锚定CN之间良好的π共轭，有利于高效的电荷传输。此外，与TPA核上的两个甲氧基苯环（79.6°和58.0°）相比，中心TP核上的两个烷氧苯环的扭转角度较小（38.4°和30.1°）。TP-MN分子中的这些扭转角度增强了溶解性，使得通过溶液加工能够轻松进行器件制造，从而产生高质量的薄膜以实现高PCE。此外，两个CN锚定基团之间的宽角（115.1°）应有利于SAM分子在NiOx基底上稳定站立。
https://doi.org/10.1002/ange.202407228
