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  鈣鈦礦太陽能電池因其成本低、質(zhì)輕和可大面積柔性加工等優(yōu)點使其具備很好的商業(yè)應(yīng)用前景。雖然鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已突破24%，但是有幾個因素仍制約其進一步工業(yè)化生產(chǎn)。首先，鈣鈦礦器件的穩(wěn)定性是目前亟需解決的一大問題。除了鈣鈦礦材料本身的穩(wěn)定性，空穴傳輸層對器件的穩(wěn)定性有很大影響。目前最常用的空穴傳輸材料（HTM）Spiro-OMeTAD, 由于其本征空穴遷移率較低，需要添加Li-TFSI來提高遷移率。而Li-TFSI具有很強的吸水特性，微弱的水汽就能夠加速鈣鈦礦的分解，從而減小器件的壽命。此外，Spiro-OMeTAD由于合成步驟較長，導(dǎo)致其成本較高，不利于鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化。

  針對以上問題，南方科技大學(xué)徐保民教授和田顏清教授團隊設(shè)計出系列側(cè)鏈聚合物作為空穴傳輸材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池中。在側(cè)鏈聚合物中小分子共軛單元通過碳-碳單鍵鏈接起來。聚合物鏈拉近了共軛單元之間的距離，增強共軛單元之間的π–π相互作用，提高材料遷移率。相對于其共軛單元HTM2，聚合物HTM-P1的遷移率提高了約3倍。同時，柔性的聚合物鏈也使得材料具有良好的溶解性。將聚合物和其單體作為非摻雜空穴傳輸層用在鈣鈦礦太陽能電池中，發(fā)現(xiàn)在相似的條件下制備的器件，基于聚合物的器件效率達到17.2%，而基于其共軛單元和其單體的器件效率只有3.2%和9.7%。

  該團隊進一步將咔唑基團引入側(cè)鏈聚合物中，并通過改變?nèi)桨吩谶沁蚧鶊F上的取代位置來調(diào)節(jié)聚合物的能級結(jié)構(gòu)和遷移率。發(fā)現(xiàn)三苯胺位于咔唑的3，6-位取代時可以獲得更高的遷移率。在不需要摻雜的情況下，器件效率達到18.45%。

  以上相關(guān)成果分別發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 13123–13132）和ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.9b07859）上。

  論文鏈接：

  https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2018/ta/c8ta02960a

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b07859