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D–π–A‐Type Triazatruxene‐Based Dopant‐Free Hole Transporting Materials for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-06-16 , DOI: 10.1002/solr.202000173 Cansu Igci 1 , Sanghyun Paek 1 , Kasparas Rakstys 2 , Hiroyuki Kanda 1 , Naoyuki Shibayama 3 , Vygintas Jankauskas 4 , Cristina Roldán‐Carmona 1 , Hobeom Kim 1 , Abdullah M. Asiri 5 , Mohammad Khaja Nazeeruddin 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2020-06-16 , DOI: 10.1002/solr.202000173 Cansu Igci 1 , Sanghyun Paek 1 , Kasparas Rakstys 2 , Hiroyuki Kanda 1 , Naoyuki Shibayama 3 , Vygintas Jankauskas 4 , Cristina Roldán‐Carmona 1 , Hobeom Kim 1 , Abdullah M. Asiri 5 , Mohammad Khaja Nazeeruddin 1
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Three donor–π‐bridge–acceptor (D–π–A)‐type organic small molecules coded CI‐B1, CI‐B2, and CI‐B3 are designed, synthesized, and used as dopant‐free hole transporting materials (HTMs) for perovskite solar cells (PSCs). The strong electron‐donating triazatruxene central core (D), terthiophene conjugated arms (π), and three different strong electron‐accepting units (A) provide high intramolecular charge transfer nature and eliminate the need of dopants during the fabrication of PSCs. HTMs are investigated to understand the effect of terminal functional groups on the PSC performance. Interestingly, due to the change of end‐capping, three different organizations of self‐assembly with π–π stacking are observed in the solid thin films. Dopant‐free CI‐B1, CI‐B2, CI‐B3, and spiro‐OMeTAD with dopants are used with triple cation perovskite composition Cs0.1(MA0.15FA0.85)0.9Pb(I0.85Br0.15)3 (MA: CH3NH3+, FA: NHCHNH3+) in n‐i‐p architecture. The cells prepared with CI‐B3 not only exhibits a comparable power conversion efficiency (PCE) of 17.54% to the state‐of‐art of spiro‐OMeTAD with dopants (18.02%), but also demonstrates improved long‐term stability, maintaining 88% of its original PCE after 1000 h of illumination. The superior photovoltaic performance, synthetic simplicity, dopant‐free nature, high durability, and edge‐on molecular orientation of CI‐B3 show its great promise as a HTM candidate for efficient and stable PSCs.
中文翻译：
高效稳定的钙钛矿太阳能电池用D–π–A型基于三氮杂卓烯的无掺杂空穴传输材料
设计，合成了三个编码为CI-B1，CI-B2和CI-B3的施主-π-桥-受体（D-π-A）型有机小分子，并将其用作无掺杂剂的空穴传输材料（HTM）用于钙钛矿太阳能电池（PSC）。强大的给电子三氮杂卓烯中心核（D），对噻吩共轭臂（π）和三个不同的强大的电子接受单元（A）提供了高的分子内电荷转移性质，并消除了PSC制造过程中对掺杂剂的需求。对HTM进行了调查，以了解末端官能团对PSC性能的影响。有趣的是，由于封端的变化，在固态薄膜中观察到了三个不同的自组装结构，具有π–π堆叠。不含掺杂剂的CI-B1，CI-B2，CI-B3和Spiro-OMeTAD与三阳离子钙钛矿成分Cs一起使用0.1（MA 0.15 FA 0.85）0.9铅（I 0.85溴0.15）3（MA：CH 3 NH 3 +，FA：NHCHNH 3 +）在n-i-p体系结构中。用CI‐B3制备的电池不仅具有与掺有掺杂剂的Spiro-OMeTAD先进技术（18.02％）相当的功率转换效率（PCE）为17.54％，而且还显示出改善的长期稳定性，保持了88照明1000小时后其原始PCE的百分比。CI-B3的优异光伏性能，合成简单，无掺杂性，高耐用性和边缘分子定向性，显示出作为高效，稳定PSC的HTM候选材料的巨大希望。
更新日期：2020-06-16
中文翻译：
高效稳定的钙钛矿太阳能电池用D–π–A型基于三氮杂卓烯的无掺杂空穴传输材料
设计，合成了三个编码为CI-B1，CI-B2和CI-B3的施主-π-桥-受体（D-π-A）型有机小分子，并将其用作无掺杂剂的空穴传输材料（HTM）用于钙钛矿太阳能电池（PSC）。强大的给电子三氮杂卓烯中心核（D），对噻吩共轭臂（π）和三个不同的强大的电子接受单元（A）提供了高的分子内电荷转移性质，并消除了PSC制造过程中对掺杂剂的需求。对HTM进行了调查，以了解末端官能团对PSC性能的影响。有趣的是，由于封端的变化，在固态薄膜中观察到了三个不同的自组装结构，具有π–π堆叠。不含掺杂剂的CI-B1，CI-B2，CI-B3和Spiro-OMeTAD与三阳离子钙钛矿成分Cs一起使用0.1（MA 0.15 FA 0.85）0.9铅（I 0.85溴0.15）3（MA：CH 3 NH 3 +，FA：NHCHNH 3 +）在n-i-p体系结构中。用CI‐B3制备的电池不仅具有与掺有掺杂剂的Spiro-OMeTAD先进技术（18.02％）相当的功率转换效率（PCE）为17.54％，而且还显示出改善的长期稳定性，保持了88照明1000小时后其原始PCE的百分比。CI-B3的优异光伏性能，合成简单，无掺杂性，高耐用性和边缘分子定向性，显示出作为高效，稳定PSC的HTM候选材料的巨大希望。
京公网安备 11010802027423号