近日，我院谢素原院士课题组张前炎教授在无掺杂钙钛矿太阳能电池空穴传输材料研究方面取得新进展，相关成果以“Structurally Compact Penta(N,N-diphenylamino)corannulene as Dopant-free Hole Transport Materials for Stable and Efficient Perovskite Solar Cells”为题， 发表于Angew. Chem. Int. Ed.（Doi: 10.1002/anie.202413582）。
空穴传输材料（HTM）在钙钛矿层中传输光生空穴以及保护吸收剂免受水分影响方面发挥着至关重要的作用。目前，Spiro-OMeTAD是高效率钙钛矿太阳能电池（PSC）中应用最广泛的HTM。然而，由于Spiro-OMeTAD本征空穴迁移率较低，其作为HTM时通常需要进行锂盐掺杂。掺杂剂的亲水性会导致使用掺杂Spiro-OMeTAD作为HTM的PSC寿命显著缩短。
研究人员在前期研究（Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100662）的基础上，以碗状的多环芳烃Corannulene为核心，成功构建了结构更为紧凑的五重二苯胺取代的新型碗状小分子cor-[DPA]5。该类分子可作为无需掺杂的HTM应用于正置钙钛矿太阳能电池（n-i-p PSC）。值得一提的是，以cor-[DPA(2)]5作为HTM，不仅实现了24.01%的光电转换效率（PCE），而且展现出极高的器件稳定性。在环境空气中最大功率点跟踪800小时后，其初始PCE保持率超过95%。本研究强调了紧凑型供体-受体（D–A）结构及动态碗形内核在设计稳定高效无掺杂HTM的重要性，为开发既稳定又高效的HTM提供了新的设计思路。
该论文在beat365官方网站郑兰荪院士、谢素原院士、张前炎教授的共同指导下完成。论文共同第一作者为2019级博士生张雪鹏和课题组已毕业学生王璐瑶，并得到课题组其他老师和研究生的帮助，张前炎教授为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金（22271238、92361303、92061204、21827801、92061000、21901217、21934004、21721001、22201209、91961113）等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202413582
