華僑大學(xué)田成波&魏展畫(huà)最新Angew：基于富勒烯空穴傳輸分子的高效穩(wěn)定反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池

設(shè)計(jì)一種有效的修飾分子來(lái)減輕NiOx/鈣鈦礦界面的非輻射復(fù)合并提高鈣鈦礦質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)高性能反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性但至關(guān)重要的努力。鑒于此，2024年8月16日華僑大學(xué)田成波&魏展畫(huà)于Angew刊發(fā)基于富勒烯空穴傳輸分子的高效穩(wěn)定反式鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究成果，通過(guò)將C60與12個(gè)咔唑基部分整合在一起，合成了一種新型富勒烯基空穴傳輸分子FHTM，并將其用作NiOx/鈣鈦礦界面的修飾分子。FHTM分子內(nèi)咔唑基部分和C60之間的電子轉(zhuǎn)移引發(fā)的原位自摻雜效應(yīng)，以及咔唑基團(tuán)擴(kuò)展的π共軛部分，顯著提高了FHTM的空穴遷移率。再加上優(yōu)化的能級(jí)排列和增強(qiáng)的界面相互作用，F(xiàn)HTM顯著增強(qiáng)了相應(yīng)器件中的空穴提取和傳輸。此外，引入的FHTM可有效促進(jìn)鈣鈦礦的均勻成核，從而形成高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。這些綜合改進(jìn)使基于FHTM的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了25.58%的冠軍效率(認(rèn)證：25.04%)，顯著超過(guò)了對(duì)照器件(20.91%)。此外，在連續(xù)一個(gè)太陽(yáng)照射下進(jìn)行1000小時(shí)的最大功率點(diǎn)跟蹤后，未封裝的設(shè)備仍保持了其初始效率的93%。這項(xiàng)研究突出了功能化富勒烯作為空穴傳輸材料的潛力，為其在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新途徑。