Page 29 - 《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 ·449·

PTZ1 相比 [53] ，将吩噻嗪中 S 原子氧化，不仅能有
效钝化 S 原子的孤对电子、调节分子的能级、提升
分子的稳定性，而且能够有效调节分子的立体构型
和分子骨架上的电子密度，有利于电荷的迁移，提
升材料的光电性能。最终基于 PDO2 的 PCE 达到了
20.2%，高于基于传统空穴传输材料 Spiro-OMeTAD
的器件（PCE 19.8%），且无明显的迟滞现象。另外，
PDO2 的器件具有更好的稳定性，无封装状态下，
在室温且相对湿度为 30%~45%的条件下放置 480 h
PHAM 等 [49] 用二苯基富马腈受体单元作为中心 后，基于 PDO2 的 PCE 仍能保持起始效率的 84.7%，
核、甲氧基三苯胺给体单元作为末端基团，合成了 进一步证明了 PDO 单元用于开发低成本高效率空
一种 D-A-D 型空穴传输材料 TPA-BPFN-TPA（结构 穴传输材料的设计策略是可行的。
如下所示）。相比于 Spiro-OMeTAD，TPA-BPFN-TPA
2
–4
分子具有更高的空穴迁移率〔2.9×10 cm /(V·s)〕和
更有效的荧光猝灭。因此，在无掺杂状态下，基于
TPA-BPFN-TPA 的 PCE 达到 18.4%，高于掺杂状态
下的 Spiro-OMeTAD 的 PCE（16.5%），这也是当时
基于 D-A-D 型 HTM 分子最高的效率。此外，
TPA-BPFN-TPA 器件具有更好的薄膜疏水性（接触
角为 112.3°），能够有效保护钙钛矿层，提高器件的
稳定性。在相对湿度为 70%的条件下，相对于
Spiro-OMeTAD 表现出更好的稳定性。另外，作者
还测试了基于 TPA-BPFN-TPA 的器件在室内光线为
1000 和 200 Lux（Lux 为照度单位）下的转换效率，
分别为 30%和 20.1%，且无迟滞现象，这为 PSCs
的室内应用开辟了新的方法。
ZHANG 等 [50] 以环戊二烯并醋蒽烯为受体、甲
氧基三苯胺为给体设计合成了 D-A-D 型空穴传输材
料 YN3（结构如下所示）。受体单元的大平面 π 共
轭结构，有利于增强分子间 π-π 相互作用，形成有
序的固体薄膜，从而增强电荷传输性能 [51] 。YN3 具
–4
有良好的导电性（电导率为 1.98×10 S/cm）、空穴
–4
抽 取和传输 能力〔空 穴迁移率 为 2.25×10
2
cm /(V·s)〕以及较低的 HOMO 能级（–5.31 eV）。
在非掺杂条件下，基于 YN3 的有机-无机杂化钙钛
矿〔 (FAPbI 3 ) 0.85 (MAPbBr 3 ) 0.15 〕和 纯 无机钙钛矿
（CsPbI 2 Br）太阳能电池的开路电压均达到 1.12 V，
相应的 PCE 分别为 18.84%和 12.05%，均高于参比
分子 Spiro-OMeTAD 掺杂后 的 PCE（ 18.41%和
11.51%）。作者还对器件的稳定性进行了测试，在室
温、相对湿度为 40%~50%的环境中，未封装条件下
放置 300 h 后，基于 YN3 有机-无机杂化和纯无机钙
钛矿的 PCE 分别能保持起始效率的 92%和 97%。
DING 等 [52] 以吩噻嗪 5,5-二氧化合物（PDO）
受体单元为中心核、甲氧基二苯胺为末端基团，设 WANG 等 [54] 设计了一种以噻吩酰亚胺为受体
计合成了两个 D-A-D 型小分子空穴传输材料 PDO1 单元的 D-A-D 型空穴传输材料 MPA-BTI 和
和 PDO2（结构如下所示）。与吩噻嗪为中心核的 MPA-BTTI（结构如下所示）。两个分子有相似的吸