目前，在倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的研究中，聚合物空穴傳輸材料（HTMs）的發(fā)展相較于小分子HTMs而言仍稍顯滯后。其中，一個(gè)關(guān)鍵性的挑戰(zhàn)在于，傳統(tǒng)聚合物HTMs難以在具有粗糙表面形態(tài)的基底上形成超薄且貼合的涂層，這一表現(xiàn)尚不如自組裝單層（SAMs）。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，華東理工大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院的吳永真教授和徐益升教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)并合成了一系列具有可錨定特性的聚合物HTMs（CP1至CP5）。

他們巧妙地采用共聚方法，將具有配位能力的吡啶基團(tuán)作為側(cè)鏈引入到聚三芳胺（PTAA）主鏈中，且吡啶基團(tuán)的含量可調(diào)。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)使得聚合物HTMs與基底之間建立了強(qiáng)大的化學(xué)相互作用，從而實(shí)現(xiàn)了使用低濃度溶液（僅需0.1 mg/mL，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)PTAA所需的2.0–5.0 mg/mL）加工出超薄、均勻且堅(jiān)固的空穴傳輸層，這一突破顯著降低了電荷傳輸過(guò)程中的損失。

通過(guò)系統(tǒng)地調(diào)整吡啶基的取代比例，他們進(jìn)一步優(yōu)化了這些可錨定HTMs的能級(jí)匹配、表面潤(rùn)濕性、溶液加工性和缺陷鈍化能力?；?*化的CP4材料，他們成功制備出了高效率的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）高達(dá)26.21%，這一性能與當(dāng)前***的基于SAM的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池相當(dāng)。

值得注意的是，與基于SAM的器件相比，基于CP4的器件在重復(fù)電流-電壓（J–V）掃描測(cè)試和反向偏壓老化測(cè)試中均展現(xiàn)出了更高的穩(wěn)定性。這一研究成果不僅標(biāo)志著在基于聚合物HTMs的倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域取得了重大突破，也預(yù)示著可錨定半導(dǎo)體聚合物的設(shè)計(jì)策略在鈣鈦礦基光電器件中具有引領(lǐng)聚合物電荷傳輸材料復(fù)興的潛力。

Anchorable Polymers Enabling Ultra-Thin and Robust Hole-Transporting Layers for High-Efficiency Inverted Perovskite Solar Cells

Liqing Zhan, Dr. Shuo Zhang, Zhihao Li, Wenzhuo Li, Huidong Zhang, Jingwen He, Xiaoyu Ji, Shuaijun Liu, Furong Yu, Songran Wang, Prof. Zhijun Ning, Prof. Zhen Li, Prof. Martin Stolterfoht, Prof. Liyuan Han, Prof. Wei-Hong Zhu, Prof. Yisheng Xu, Prof. Yongzhen Wu

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202422571

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