芴板是什麼材質
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在過去幾年中，
有機-無機混合鈣鈦礦太陽能電池
（PSC）由於良好的光物理特性、較低製造成本以及較高的能量轉化效率（PCE）等優點，引起國內外科學家的廣泛關注和研究，文獻報道的PCE已經超過22%。目前常用的高效PSC是包含n-型介孔結構TiO
2
和p-型spiro-OMeTAD（或者PTAA）的器件結構。光吸收層一般選用FA-陽離子鈣鈦礦材料。為了提高器件的效率和穩定性，在鈣鈦礦材料中引入了Cs或者Rb。然而，除了鈣鈦礦層之外，介面材料處的能量損失是限制器件開路電壓（V
oc
）的重要因素。因此，透過選用具有合適能級以及電荷傳輸能力的介面傳輸材料來增大器件的內建電勢和提高V
oc
，是增大PSC器件效率的有效途徑。
最近，
韓國化學技術研究所
（KRICT）的
Jangwon Seo
課題組報道了
一個以芴為終端的具有高玻璃化轉變溫度的空穴傳輸材料（HTM）DM
（圖1）。他們將該材料應用到鈣鈦礦太陽能電池器件中得到了最高23。2%的器件效率，穩定小面積器件（約0。094 cm
2
）效率可達22。85%，大面積器件（約1 cm
2
）效率可達21。7%。作者還發現該器件具有良好的熱穩定性，在60 ℃下500 h仍能保持95%的器件效率。
圖1。 HTM的光學、電化學以及熱效能。圖片來源：
Nat。 Energy
為了評估DM作為空穴傳輸材料的能力，作者製備了bl-TiO
2
/ mp-TiO
2
/ （FAPbI
3
）
0。95
（MAPbBr
3
）
0。05
/ HTM / Au器件，器件的SEM剖面圖如圖2a所示。DM作HTM時，最好的器件效率是23。2%（圖2b），正反掃僅有很輕微的遲滯現象。此外作者還製備了大面積器件（0。991 cm
2
），器件效能優良（圖2c）。作者認證的大面積器件（1 × 1 cm
2
）效率高達20。9%，這是目前報道的最高效率。
圖2。 DM作為HTMs時的器件效能。圖片來源：
Nat。 Energy
作者透過不斷調節空穴傳輸層中新增劑的量，得到了最優器件效能22。3%（見圖3a），不同新增劑，器件效率分佈如圖2e。從器件的能級圖（圖3b）可以看出與spiro-OMeTAD相比，DM具有更深的HOMO能級（約0。0 5eV），這與圖3c中V
oc
的分佈趨勢是一致的，這說明當用DM取代spiro-OMeTAD時器件可以獲得更高的內建電勢。
圖3。 不同HTMs的鈣鈦礦電池的器件結構以及器件效能。圖片來源：
Nat。 Energy
為了驗證DM的熱穩定性，作者做了一系列測試（圖4）。作者分別對純DM和加入新增劑的DM進行了DSC掃描（圖4a），發現加入新增劑後玻璃化轉變溫度（T
g
）由161 ℃下降到90 ℃。據文獻報道spiro-OMeTAD也表現出相似的行為，加入新增劑後T
g
由120 ℃下降到50 ℃，因此基於spiro-OMeTAD的器件由60 ℃加熱到80 ℃時效率急劇下降（圖4b）。而DM器件雖然加熱到80 ℃後有輕微衰減，但是表現出了良好的穩定性。在60 ℃下加熱500 h後，器件效率仍能保持95%（圖4c）。
圖4。 器件的熱和光伏穩定性。圖片來源：
Nat。 Energy
為了實現鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用，高效率以及長期的穩定性都不可缺少。在這篇文章中，作者透過引入芴端基，對spiro-OMeTAD進行了有效的修飾，明顯提高了熱穩定性。但是這個材料仍然沒有擺脫新增劑，我們都知道，調控HTM中新增劑的量不利於商業化大面積生產，此外新增劑對器件長期的穩定性也有影響。但無論如何，這一研究使得我們在鈣鈦礦電池商業化應用的道路上又前進了一步。
原文
A fluorene-terminated hole-transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells
Nat。 Energy
，
2018
，
3
， 682， DOI： 10。1038/s41560-018-0200-6