近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院應(yīng)用技術(shù)與農(nóng)業(yè)工程研究所孔凡太研究團隊在小分子有機空穴傳輸材料方面取得系列進展，相關(guān)研究結(jié)果分別發(fā)表在ChemSusChem、ElsevierDyes and Pigments，以及英國皇家化學(xué)會的RSC Advances上。 wa2?%y_G  
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　　小分子類空穴傳輸材料已經(jīng)被證明在鈣鈦礦太陽電池中有非常好的應(yīng)用潛力。目前應(yīng)用最廣泛的空穴傳輸材料是spiro-OMeTAD，然而其合成步驟復(fù)雜、成本很高，且在空氣中穩(wěn)定性較差。因此開發(fā)新型空穴傳輸材料是鈣鈦礦太陽電池產(chǎn)業(yè)化必不可少的部分，為了開發(fā)高效穩(wěn)定廉價的小分子空穴傳輸材料，將常用于有機電池和OLED中的四苯甲烷結(jié)構(gòu)引入到小分子空穴傳輸材料中。 n Hz Xp:"  
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　　由于四苯甲烷是星爆型，不存在螺旋核的分子內(nèi)張力，使其具有好的成膜性和高穩(wěn)定性，孔凡太研究團隊以四苯甲烷為核，外圍接上苯胺基團設(shè)計開發(fā)了兩種小分子，并合成了一個以苯甲醚為外圍基團的參考分子。研究發(fā)現(xiàn)在這三種分子中，由于DPA-TPM和PA-TPM分子的溶解性較差，SEM和AFM表明兩者成膜性也不如TPA-TPM和spiro-OMeTAD，且空穴遷移率較低，應(yīng)用到鈣鈦礦器件性能較差。進一步研究發(fā)現(xiàn)以四苯甲烷為核的另一個分子（TPA-TPM）顯示出高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，高的水接觸角，很好的成膜性和較高的空穴遷移率。以TPA-TPM為空穴傳輸材料的鈣鈦礦太陽電池性能比得上spiro-OMeTAD，而且基于其穩(wěn)定性高于spiro-OMeTAD，顯示出了良好的應(yīng)用潛力。 bdbTK8-  
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　　另外，團隊也將常用于聚合物空穴傳輸材料中的苯并二噻吩和吡咯并吡咯二酮兩種結(jié)構(gòu)作為連接橋引入到小分子空穴傳輸材料中。研究發(fā)現(xiàn)此兩種化合物對可見光吸收較差，最高占有分子軌道（HOMO）能級合適、溶解性較好且化合物穩(wěn)定。將其應(yīng)用到鈣鈦礦太陽電池中發(fā)現(xiàn)都表現(xiàn)出較好的性能，雖然光電轉(zhuǎn)換效率相比于spiro-OMeTAD較低，但是由于其HOMO能級較低，化合物的開路電壓較高。由于化合物中引入了疏水的長鏈基團，使基于其的電池在高濕度下展現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性。實驗結(jié)果證明了這兩種化合物有較好的應(yīng)用潛力。 [3o^06V8j  
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　　為了進一步研究小分子空穴傳輸材料結(jié)構(gòu)對分子和器件性能的影響，團隊開發(fā)了三種不同橋的小分子空穴傳輸材料，通過逐步增加分子橋的共軛性研究其對分子和器件的影響。研究發(fā)現(xiàn)隨著共軛橋稠合度的增加，分子的吸收紅移，HOMO能級降低，熱穩(wěn)定性增加，空穴遷移率明顯增高。熒光和電化學(xué)阻抗譜（EIS）研究發(fā)現(xiàn)橋稠合度的增加能夠提高電子-空穴在鈣鈦礦/空穴傳輸材料界面的分離，從而提升電池效率。 _X;xW#go  
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