Page 23 - 《精细化工》2021年第3期

第 3 期 刘小雷，等: 钙钛矿太阳能电池中 D-A-D 型空穴传输材料的研究进展 ·443·

短路电流密度 J sc ，从而提高器件性能。 充因子值之一。而 JY7 的器件性能就低很多（PCE
随后，WU 等 [30] 在 HTM 分子 JY5 的基础上， 为 15.71%）。这主要是因为随着 F 原子个数的增加，
设计合成了两个基于单氟代 BT 和双氟代 BT 受体单 JY7 分子结晶性增强，成膜能力减弱，从而影响了
元为核的 D-A-D 型空穴传输材料 JY6 和 JY7（结构 其器件的空穴传输能力。由于掺杂剂的使用，作者
如下所示）。与参比分子 JY5 相比，F 原子的引入， 仅仅测试了器件在手套箱中的稳定性，基于 JY6 的
能够有效提高 HTM 的热稳定性。其中，单氟取代 器件稳定性最好，500 h 后仍能保持最初效率的
JY6 分子具有较高的空穴迁移率以及更好的薄膜质 85%。结果表明，以单氟化 BT 单元为核心、高度扭
量，因此基于 JY6 的 PSCs 的 PCE 最高，达到 18.54%， 曲的咔唑二苯胺为端基来设计开发新型空穴传输材
填充因子（FF）为 0.81，是目前 PSCs 中最高的填 料是可行的。

XU 等 [24] 以 BT 和吸电子能力更强的噻吩并吡 ZHOU 等 [31] 在以 BT 为中心核的空穴传输材料
嗪（TP）受体单元为中心核，以甲氧基三苯胺为给 基础上，在吸电子基团 BT 和甲氧基三苯胺之间引入
体端基合成了两个 D-A-D 型空穴传输材料 YN1 和 噻吩桥，得到一个新型 D-A-D 空穴传输材料 DTBT
YN2（结构如下所示）。YN1 和 YN2 的 HOMO 能级 （结构如下所示）。研究表明，噻吩桥的引入能够有
分别为–5.35 和–5.40 eV，都能较好地与钙钛矿层匹 效减小三苯胺和中心核之间的二面角，提高分子的
配。吸电子基团吸电子能力的增强有利于分子间的 平面性，使得 DTBT 的空穴迁移率与 YN1 相比提高
−4
2
电荷传输，提高材料的空穴传输能力。因此，相比 了 40%，达到 8.77×10 cm /(V·s)。基于 DTBT 的无
2
–4
于 YN1 的空穴迁移率〔7.42×10 cm /(V·s)〕，YN2 掺杂 PSCs 器件的 PCE 为 13.50%，高于基于 BT 的
–4
2
获得了更高的空穴迁移率〔9.65×10 cm /(V·s)〕。 PCE（9.89%）。另外，基于 DTBT 的器件也表现出
另外，YN2 分子在吸电子基团上引入了两个大的甲 良好的稳定性，在未封装相对湿度 30%的环境中，
氧基苯环基团之后，可以有效抑制分子间的电荷堆 15 d 后仍能保持初始效率的 83%。
积，有利于材料形成更加平整和均匀的薄膜。最终
基于 YN2 的 PSCs 的 PCE 可以达到 19.27%，明显
高于基于 Spiro-OMeTAD 的器件性 能（PCE 为
17.80%）；此外，YN2 器件还具有良好的长期稳定
性，在黑暗条件下运行 1000 h 后，仍能保持原始效
率的 91.3%。