Angew. Chem. ：对称性破缺策略构筑非掺杂空穴传输层材料助力高性能全无机钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池凭借卓越的光电转换性能、低成本及可溶液加工优势，在光伏领域展现出巨大应用前景。与其它类型钙钛矿太阳电池相比，全无机钙钛矿电池因其具有较好的光、热稳定性而备受关注。

令人遗憾的是，在传统无机钙钛矿太阳能电池结构中使用的空穴传输层（HTL）材料（如Spiro-OMeTAD）通常依赖掺杂剂来提升载流子输运能力，但掺杂剂的引入往往导致器件稳定性下降。因此，开发高效的非掺杂空穴传输层材料成为提升全无机钙钛矿电池稳定性的关键策略。

近日，广东技术师范大学的贾涛副教授、华南理工大学/河南大学的段程皓博士及香港理工大学的李刚教授、马睿杰博士等合作，通过对称性破缺分子设计策略，成功一步合成构筑了新型D-A-D型异构化小分子，并作为非掺杂的空穴传输层材料用于无机钙钛矿太阳电池。

对称性破缺结构特性赋予分子独特的物理与化学特性。在分子层面，打破对称性能够有效调控偶极矩、静电势分布、电子-空穴重叠程度以及能级结构，使HiBT分子表现出更大的偶极矩和更深的HOMO能级，促进电荷分离，改善器件的开路电压。此外，基于DFT理论模拟计算分析，不对称结构的HiBT分子中的[1,2,3]噻二唑单元展现出显著增强的钝化CsPbI₃中未配位Pb²⁺离子的能力，降低钙钛矿陷阱态密度，抑制非辐射复合过程，降低能量损失。

最终，基于HiBT非掺杂空穴传输层的CsPbI₃基钙钛矿太阳电池实现了20.58%的光电转换效率，跻身当前全无机钙钛矿太阳电池的最高效率水平。此外，受益于其优异的成膜质量和增强的缺陷钝化能力，基于HiBT的器件表现出卓越的稳定性。该研究结果不仅验证了对称性破缺策略在非掺杂小分子HTM设计中的有效性，也为构筑高效且稳定的全无机钙钛矿太阳能电池提供了重要的材料创新方向。作者同时也想分享，目前全无机钙钛矿太阳能电池的性能曲线有较大磁滞现象，未来的研究工作会更关注解决这一问题。

论文信息

Symmetry-Breaking Strategy Yields Dopant-Free Small Molecule Hole Transport Materials for Inorganic Perovskite Solar Cells with 20.58% Efficiency and Outstanding Stability

Huimin Cai, Qiliang Zhu, Tianchen Pan, Lunbi Wu, Xin Gu, Chenghao Duan, Liangbin Xiong, Jiaying Wu, Sha Liu, Liyang Yu, Ruipeng Li, Keyou Yan, Ruijie Ma, Shengjian Liu, Tao Jia, Gang Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202502478