新型空穴传输材料增强钙钛矿太阳能电池的商业潜力

Josiah01

　　钙钛矿太阳能电池 (PSC) 因其出色的光伏性能和价格实惠而备受赞誉。然而，电荷传输材料的高成本仍然是其商业化的主要障碍。2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴 (Spiro-OMeTAD) 等传统材料成本高昂且生产复杂。
　　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并实现更广泛的应用至关重要。因此，本研究重点是创建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。他们的研究于 2024 年 6 月发表在《能源材料与设备》杂志上，介绍了三种新型空穴传输材料，可以重新定义 nip PSC 的效率。这些经过精心设计和合成的材料表现出卓越的性能，有可能超越目前太阳能电池性能的基准，为可再生能源的未来迈出了有希望的一步。
　　本研究介绍了三种经济高效的空穴传输材料 (HTM) 的开发，即使用双噻吩核心的 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)。这些材料旨在增强分子晶体性和溶解度，这对于 PSC 中的有效空穴传输至关重要。
　　尤其是 TP-F，其能量转换效率(PCE) 超过 24%，这归功于其氟原子取代，这增强了分子间堆积，降低了最高占据分子轨道 (HOMO) 能级，并提高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复合。
　　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 技术的重大进步，并为更多商业上可行的太阳能解决方案铺平了道路。
　　该研究的首席研究员高伟博士表示：“这些新型 HTM 的开发标志着 PSC 朝着更具商业可行性的方向迈出了重要一步。这些材料的效率提高和成本降低可以加速 PSC 在太阳能市场的采用，从而提供更可持续、更具成本效益的能源解决方案。”
　　这项研究意义深远，因为它为高效、低成本 PSC 的商业化生产开辟了新途径。TP-F 成功融入 PSC 表明这些材料有可能在保持高性能的同时大幅降低生产成本。这一进步可能会使太阳能技术得到更广泛应用，为全球可持续能源开发和减少对化石燃料的依赖做出贡献。