钙钛矿太阳能电池（PSC）因其卓越的光伏性能和经济实惠而闻名。然而，电荷传输材料的高成本仍然是其商业化的主要障碍。传统材料如 2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴 (Spiro-OMeTAD) 价格昂贵且生产复杂。

因此，开发低成本、高效的替代品对于提高 PSC 的经济可行性至关重要。解决这些问题对于推进太阳能技术和实现更广泛的采用至关重要。因此，本研究的重点是创造具有成本效益的空穴传输材料，以克服这些障碍并增强 PSC 的商业潜力。

华侨大学和曲阜师范大学的研究人员公布了太阳能领域的一项开创性进展。他们的学习，发表2024 年 6 月发表在期刊上能源材料与器件，介绍了三种可以重新定义 n-i-p PSC 效率的新型空穴传输材料。这些经过精心设计和合成的材料具有卓越的性能，有可能超越当前太阳能电池性能的基准，为可再生能源的未来迈出了充满希望的一步。

本研究介绍了三种经济高效的空穴传输材料 (HTM) 的开发，即 4,4'-(3,3'-双(4-甲氧基-2,6-二甲基苯基)-[2,2'-联噻吩]-5,5'-二基)双(N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺) (TP-H), 4,4'-(3,3'-双(4-甲氧基-2,6-二甲基苯基)-[2,2'-联噻吩]-5,5'-二基)双(3-甲氧基-N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺)(TP-OMe)和4,4'-(3,3'-双(4-甲氧基-2,6-二甲基苯基)-[2,2'-联噻吩]-5,5'-二基)双(3-氟-N,N-双(4-甲氧基苯基)苯胺)(TP-F)，使用联噻吩核心。这些材料旨在增强分子结晶度和溶解度，这对于 PSC 中的有效空穴传输至关重要。

特别是 TP-F 取得了电源转换效率(PCE)超过24%，归因于其氟原子取代，增强了分子间堆积，降低了最高占据分子轨道(HOMO)能级，并改善了空穴迁移率和电导率。这些改进减少了 PSC 中的缺陷态并最大限度地减少了陷阱介导的重组。

该研究强调了 3,3'-双（4-甲氧基-2,6-二甲基苯基）-2,2'-联噻吩核心结构在创建高效、低成本 HTM 方面的潜力，展示了 PSC 技术和铺路方面的重大进步寻求更具商业可行性的太阳能解决方案的途径。

该研究的主要研究员高伟博士表示：“这些新型 HTM 的开发标志着朝着使 PSC 更具商业可行性迈出了重要一步。这些材料的效率提高和成本降低可以加速 PSC 在太阳能领域的采用。能源市场，提供更可持续且更具成本效益的能源解决方案。”

这项研究的影响是深远的，因为它为高效、低成本 PSC 的商业化生产开辟了新途径。TP-F 成功集成到 PSC 中表明这些材料具有显着减少生产成本同时保持高性能。这一进步可能会导致更广泛地采用太阳能技术，为全球可持续能源发展做出贡献并减少对化石燃料的依赖。

更多信息：Lang Li等人，用于高效n-i-p钙钛矿太阳能电池的基于联噻吩的经济有效的空穴传输材料，能源材料与器件（2024）。DOI：10.26599/EMD.2024.9370036

提供者：清华大学出版社