尽管典型的掺杂Spiro-OMeTAD作为空穴传输材料可以有效提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的功率转换效率(PCE)，然而，由于Spiro-OMeTAD使用的掺杂剂和添加剂在正常工作条件下具有很强的扩散和降解钙钛矿活性层的趋势。因此，其较差的稳定性仍然是一个令人担忧的问题。为了推动PSCs的发展，基于电荷转移的能量考虑和电荷转移准则，人们已经报道了许多无掺杂的小分子空穴传输材料（HTMs）。然而，目前采用HTMs的PSCs的PCE仍低于掺杂Spiro-OMeTAD的PSCs，并且对PSCs中的HTMs与钙钛矿吸收剂之间的相互作用关注较少。

近日，美国普林斯顿大学Yueh-Lin Loo报道了一种简单的设计概念来功能化HTMs（含菲(YZ18)和1，10-菲咯啉(YZ22)），使其能够钝化钙钛矿表面缺陷，并使钙钛矿活性层具有更低的表面陷阱态密度和更有效的电荷转移到空穴传输层。

文章要点

1）YZ18和YZ22的合成和提纯简单易行，可达克级水平。YZ18和YZ22的化学结构相似，具有相似和合适的HOMO能级和空穴迁移率，可用作PSCs的HTMs。

2）采用功能化HTMs的钙钛矿PSCs（含YZ22的Cs_0.1FA_0.9PbI₃ (CsFAPbI) PSCs）的PCE达到了22.4%，是迄今为止使用无掺杂小分子HTMs的PSCs的最高值，并且大大改善了连续照明下的运行稳定性。此外，在30 ℃的空气中测试封装电池的T₈₀值为（1617±7）h，因此，含有功能化HTMs（YZ22）的PSCs是使用HTMs的最稳定的PSCs之一。

3）通过掠入射广角X射线散射（GIWAXS）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）表征发现，CsFAPbI表面的欠配位铅与YZ22形成了界面配位，这种配位有效地钝化了表面缺陷，提高了界面空穴的提取，有效地提高了掺杂YZ22的器件的PSCs性能。

4）研究人员展示了基于MAPbI₃（MAPbI）的太阳能电池策略的有效性，MAPbI是一种表面缺陷更多的钙钛矿材料体系，这意味着YZ22在更广泛的钙钛矿体系中具有潜在的用途。

研究结果证明了HTMs在发展高效稳定的钙钛矿太阳能电池方面的有效性，并为未来的高温超导工程提供了一个关键的设计概念。

Xiaoming Zhao, et al, A hole-transport material that also passivates perovskite surface defects for solar cells with improved efficiency and stability, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE01655A

https://doi.org/10.1039/D0EE01655A