D-A型分子材料提高器件电荷分离效率的研究

【作者】 廖明月； 谢奕明；

【机构】 环境友好功能材料教育部工程中心,华侨大学材料学院；

【摘要】 稳定的全无机CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层不可避免的存在大量的陷阱状态,且钙钛矿活性层与碳基电极之间界面的空穴传输能力差,因此具有较高的电压损失。近年来,含有电子供体（D）和电子受体（A）的D-A材料由于其具有分子内的电荷转移特性（ICT）而备受关注。本研究使用D为含N的3,6-二叔丁基咔唑,A为含B原子的三芳基硼,合成了B-2TC和B-2,5TC两个D-A材料,对CsPbBr3/碳电极界面进行优化。D-A材料拥有良好的溶解性、优异的稳定性和在分子上更好的电子密度分布的优点^[1]。一来可以钝化PSCs中配位不足的Pb²⁺缺陷,通过咔唑分子的N原子通过Pb-N之间配位作用来实现钙钛矿薄膜界面的钝化。二来D-A结构的分子还能在太阳能电池的电荷分离效率中起着重要作用。实验结果表现出了对CsPbBr₃/碳电极界面优化的积极作用,明显改进了CsPbBr₃薄膜的钝化作用,减少了电压的损失和非辐射复合作用,优化了能级排布,增强了器件的PCE和稳定性。最终,经过添加B-2,5TC优化层的器件获得了9.6%的冠军PCE,其中,V_OC为1.61 V,J_SC为7.35mA cm^-2,FF为81.2%,且表现出比空白器件更佳的稳态功率输出。此外,B-2TC和B-2,5TC具有强电荷转移途径,可以有效地防止电荷复合,从而提供更有效的电荷分离效率作用。这对于寻找潜在表面钝化材料的设计规则的研究具有参考价值。更多还原