Abstract Four novel polymers have been investigated as promising solution processable, dopant-free polymeric hole-transporting materials (HTMs) for efficient and stable perovskite solar cells. The poly(1-(4-hexylphenyl)-2,5-bis(5-methylthiophen-2-yl)-1H-pyrrole) p(hPhDTP), poly(1-(4-methoxyphenyl)-2,5-bis(5-methylthiophen-2-yl)-1H-pyrrole)p(mPhDTP), poly(3-hexyl-5,5′-dimethyl-2,3′-bithiophene) p(hBT) and poly(5,5′-dimethyl-2,3′-bithiophene) p(BT) HTMs have successfully been synthesized from relatively cheap raw materials with a facile synthetic route. The fabricated polymers are potentially cost-effective and exhibit favourable HOMO level with respect to the valence band of the perovskite active layer. The incorporation of the new HTMs in the perovskite solar cell architecture exhibited excellent overall power conversion efficiency (PCE) of 16.20, 14.45, 11.10 and 9.63% for P(hPhDTP), P(mPhDTP), P(hBT), and P(BT), respectively with minimal hysteresis without the use of any dopants or additives, which is higher than the 8.33% obtained using P3HT-based devices. The high efficiency can be attributed to the positive HOMO energy level and the high hole (h+) mobility. In addition, the long-term stability of the polymers as HTM devices were studied, where they maintained their initial efficiency for over 1200 h, whereas devices made using P3HT as HTM drops down to almost half of its value after 600 h.

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用于高效、稳定和无滞后的钙钛矿太阳能电池的无掺杂空穴传输聚合物

摘要 四种新型聚合物已被研究为有前景的可溶液加工、无掺杂剂的聚合物空穴传输材料 (HTM)，可用于高效稳定的钙钛矿太阳能电池。聚(1-(4-己基苯基)-2,5-双(5-甲基噻吩-2-基)-1H-吡咯)p(hPhDTP)、聚(1-(4-甲氧基苯基)-2,5-双(5-methylthiophen-2-yl)-1H-pyrrole)p(mPhDTP), poly(3-hexyl-5,5'-dimethyl-2,3'-bithiophene) p(hBT) 和 poly(5,5' -二甲基-2,3'-联噻吩) p(BT) HTMs 已成功地从相对便宜的原材料合成路线简单。制造的聚合物具有潜在的成本效益，并且相对于钙钛矿活性层的价带表现出有利的 HOMO 能级。在钙钛矿太阳能电池架构中加入新的 HTM 表现出优异的整体功率转换效率 (PCE)，为 16.20，P(hPhDTP)、P(mPhDTP)、P(hBT) 和 P(BT) 分别为 14.45、11.10 和 9.63%，在不使用任何掺杂剂或添加剂的情况下具有最小的滞后，高于使用获得的 8.33%基于 P3HT 的设备。高效率可归因于正 HOMO 能级和高空穴 (h+) 迁移率。此外，研究了聚合物作为 HTM 器件的长期稳定性，它们的初始效率保持了 1200 小时以上，而使用 P3HT 作为 HTM 制造的器件在 600 小时后几乎下降到其值的一半。高效率可归因于正 HOMO 能级和高空穴 (h+) 迁移率。此外，研究了聚合物作为 HTM 器件的长期稳定性，它们的初始效率保持了 1200 小时以上，而使用 P3HT 作为 HTM 制造的器件在 600 小时后几乎下降到其值的一半。高效率可归因于正 HOMO 能级和高空穴 (h+) 迁移率。此外，研究了聚合物作为 HTM 器件的长期稳定性，它们的初始效率保持超过 1200 小时，而使用 P3HT 作为 HTM 制造的器件在 600 小时后几乎下降到其价值的一半。