Pero-SC basate su strato attivo BDT-TPA-sTh HTL e MAPbI3 rivestito di lama:(a) curve J-V nella direzione di scansione inversa; riquadro:illustrazione schematica di HTL rivestiti di lama. (b) curve J-V di un modulo pero-SC da 1 cm2 nella direzione di scansione inversa; riquadro:illustrazione schematica della struttura del dispositivo dei moduli. Credito:Science China Press
Le celle solari perovskite (pero-SC) mostrano un grande potenziale nei campi fotoelettrici grazie all'elevata efficienza di conversione di potenza (PCE), semplice tecnologia di elaborazione, basso costo di fabbricazione, ecc. Recentemente, il più alto PCE certificato di pero-SC ha raggiunto il 25,2%, che mostra una grande promessa per la commercializzazione. Le prossime ricerche si concentreranno sulla fabbricazione di pero-SC efficienti e modulari per promuovere ulteriormente la commercializzazione delle pero-SC.
Nelle pero-SC planari p-i-n, gli strati di trasporto delle lacune (HTL) hanno un'influenza importante sulla crescita dei cristalli di perovskite, capacità di trasporto del foro e stabilità del dispositivo. Perciò, lo sviluppo di materiali HTL efficienti e stabili adatti per la lavorazione di grandi aree giocherà un ruolo cruciale nelle pero-SC modulari di grandi dimensioni. Oltre ai livelli di energia abbinati, proprietà chimiche stabili e buona riproducibilità, i materiali HTL adatti per la lavorazione di grandi aree dovrebbero anche avere un'elevata mobilità dei fori e una buona bagnabilità con la soluzione precursore di perovskite.
Sebbene il dispositivo basato su poli(bis(4-fenile)(2, 4, 6-trimetilfenil)ammina) (PTAA) come HTL organici possono raggiungere un PCE superiore al 22%, la scarsa bagnabilità della soluzione precursore della perovskite ostacolerà la preparazione di moduli di grande area. Fino ad ora, raramente sono stati segnalati nuovi materiali HTL organici in dispositivi di grandi dimensioni. Perciò, è urgente sviluppare materiali HTL altamente efficienti e ad alta mobilità che siano compatibili con la lavorazione di grandi aree in pero-SC planari p-i-n.
Molto recentemente, Il prof. Yaowen Li della Soochow University e i coautori hanno progettato un materiale HTL a piccola molecola -coniugato BDT-TPA-sTh con una struttura simmetrica selezionando razionalmente il nucleo planare BDT, gruppi terminali TPA, così come catene laterali coniugate 2-etilesil-tienile.
Il modello di conformazione e impilamento del risultante BDT-TPA-sTh è stato osservato direttamente mediante misurazioni di cristallografia a raggi X dai suoi singoli cristalli. La pronunciata planarità con π-π spostato in parallelo e ulteriori interazioni supramolecolari S-π tra molecole vicine ha contribuito a una migliore mobilità del foro. Inoltre, la solubilità marginale di BDT-TPA-sTh nella soluzione di perovskite ha consentito la diffusione inversa nei film di perovskite, che potrebbe essere utilizzato per passivare ulteriormente il Pb . non coordinato 2 + difetti ionici degli atomi di S a base di Lewis in BDT-TPA-sTh senza danneggiare gli HTL sottostanti.
Le pero-SC planari p-i-n che utilizzano BDT-TPA-sTh senza drogante poiché l'HTL non solo hanno realizzato un elevato PCE (20,5%) e una migliore stabilità all'umidità, ma ha anche dimostrato la sua fattibilità per la fabbricazione di dispositivi di grandi aree attraverso la tecnologia con rivestimento a lama. Ritengono che questo concetto di design HTL attraverso interazioni supramolecolari e diffusione inversa aprirà la strada alla progettazione di materiali HTL di dispositivi optoelettronici a base di perovskite. Il loro lavoro fornirebbe un passo significativo nella progettazione di materiali di interfaccia verso alte prestazioni, grande area e stampa di pero-SC planari p-i-n, e quindi sarebbe interessante per un vasto pubblico di lettori per la comunità optoelettronica basata sulla perovskite.
