清华大学的研究人员开发了一种采用新型空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池，该材料有望提高效率和稳定性，同时确保可扩展的制造技术。
该研究的通讯作者 Chenyi Yi 告诉《光伏》杂志：“新型有机空穴传输材料 T2 的开发代表了钙钛矿太阳能电池的重大突破，因为它比 spiro-OMeTAD 等传统材料具有性能优势。T2 的新颖特性，包括其独特的电子、结构和化学特性，可协同提高空穴提取效率，并显着减少与钙钛矿层界面的电荷复合。”
在最近发表在《焦耳》杂志上的论文《通过多功能空穴传输材料实现高效稳定的钙钛矿太阳能电池》中，Yi 和他的同事解释说，他们用热蒸发钙钛矿薄膜构建了电池。
“值得注意的是，产生这些热蒸发钙钛矿薄膜的制造工艺适合大规模生产，这标志着与传统使用的旋涂方法的不同，”他补充道。
科学家们以硫甲基取代的芴为臂结构，以螺-[芴-9,9'-呫吨](FX)为核心合成了T2。据他们称，这种组合比更昂贵的 spiro-OMeTAD 提供了更好的能带对准和空穴提取。
他们制造的电池采用由掺氟氧化锡(FTO)、基于氧化锡(SnO2)的电子传输层(ETL)、钙钛矿吸收剂、基于T2的空穴传输层(HTL)和金制成的基板。 (Au) 金属触点。
在标准照明条件下测试，该器件的功率转换效率为26.41%，开路电压为1.175 V，短路电流密度为26.47 mA cm -2，填充因子为84.94%。为了进行比较，具有基于spiro-OMeTAD的HTL的参比电池达到了24.43%的效率、1.154V的开路电压、25.94mA cm -2的短路密度和81.57%的填充因子。
该小组声称，这一结果代表了使用“替代”HTL 的钙钛矿太阳能电池有史以来的最高效率。“与spiro-OMeTAD的电池相比，基于T2的电池在连续照明、加热和环境空气储存下表现出更好的稳定性，因为离子迁移和由此产生的化学反应受到抑制，”它还解释道。
研究人员还表示，他们能够确定空穴提取改进的原子起源，他们将其归因于更好的能级排列以及界面处钙钛矿吸收体价带最大值之间重叠的电子态部分局域密度(LDOS)和T2能级。
利用这种电池架构，学者们还构建了基板尺寸为 5 × 5 cm 2的迷你太阳能组件，据称其效率达到 21.45%，开路电压为 4.385 V，短路电流密度为6.41 mA cm -2，填充因子为76.31%。
“这种向可扩展制造技术的转变，加上 T2 的卓越性能特点，使我们的电池成为未来光伏技术的变革性候选者，”Yi 总结道。“T2 的出现为具有成本效益、高效的能源解决方案铺平了道路，并具有广泛部署的潜力。”
