改进钙钛矿量子点太阳能电池的无掺杂剂聚合物空穴传输材料

太阳能电池被认为是一种环保的发电来源，可以有效减少污染对环境的影响。特别是钙钛矿量子点太阳能电池，由于其较低的生产成本和应用于传统硅太阳能电池所缺乏的柔性材料的能力，引起了学术界的广泛关注。

钙钛矿量子点太阳能电池的效率在很大程度上取决于负责电荷传输的空穴传输材料的性能。然而，在钙钛矿电池中使用传统的空穴传输材料会导致由于掺杂剂而快速降解。因此，需要研究不需要掺杂剂的替代孔传输材料。

由POSTECH化学工程系的Park大鹏教授和博士候选人Dae Hwan Lee和Seyeong Lim领导的研究团队制造了一种聚合物空穴传输材料的新设计，该材料构成了钙钛矿量子点太阳能电池的关键元素，从而显着提高了其效率。研究结果已发表在ACS Energy Letters上。

该团队设计了包括基于硫和硒化合物的聚合物的孔传输材料。这些聚合物表现出结构特征，例如分子间排列的平坦化和锁定，从而增加了电荷迁移率。此外，聚合物的不对称烷基取代基促进分子相互作用，从而补充细胞的电学特性。

通过使用对照组的测试来评估新设计的聚合物的有效性。结果表明，采用含有硒化合物的空穴传输材料的太阳能电池实现了15.2%的功率转换效率(PCE)，即使在80天后仍保持其初始PCE的40%。

本研究结果表明，新设计的空穴传输材料可以在不使用掺杂剂的情况下有效提高电荷迁移率，从而在无掺杂剂钙钛矿量子点太阳能电池中获得最高的PCE和更高的稳定性。

领导这项研究的Taiho Park教授解释说：“研究结果代表了传统电荷传输材料的范式转变，有望用于未来的太阳能电池器件研究。