实验室应磊研究员团队：一种可绿色溶剂加工的聚合物空穴传输材料，实现高效倒置钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其高效率、低成本等优势成为光伏领域的研究热点，但空穴传输层的性能与稳定性仍是关键瓶颈。传统聚合物空穴传输材料（如PTAA）需使用有毒溶剂（如氯苯、甲苯），限制了其规模化应用。开发绿色溶剂可加工的聚合物空穴传输层对推动PSCs产业化至关重要。

近日，华南理工大学发光材料与器件全国重点实验室的应磊研究员课题组利用一种新型聚合物空穴传输材料PTACz-PO，在使用非卤素溶剂处理的器件中，实现了创纪录的26.31%的高能量转换效率。同时具有出色的稳定性，在ISOS-D-3协议下保持了95%的初始效率并超过2000 小时。

空穴传输层的发展对于进一步提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的性能和稳定性至关重要。与自组装小分子材料相比，聚合物空穴传输材料在性能和加工溶剂的毒性较强。为解决这个问题，开发与更安全、环保、不受管制的替代溶剂兼容的聚合物空穴传输材料对于推进PSCs的大规模生产至关重要。

我们通过共聚三苯胺单元和二乙基膦酸酯改性的咔唑单元开发了一种新型聚合物空穴传输材料PTACz-PO。其在绿色溶剂2-甲基四氢呋喃（MeTHF）中表现出优异的溶解性，同时具有深的最高占据分子轨道能级、高空穴迁移率、优异的钝化效果和更优的润湿性，从而增强了界面接触。

图1 聚合物分子结构以及性能参数研究

与氯苯处理的PTACz-PO和PTAA薄膜相比，MeTHF的PTACz-PO薄膜具有更优异的均匀性。刚性咔唑单元的掺入减少了电荷传输过程中的能量无序，导致空穴迁移率提高。强极性侧链与钙钛矿之间的相互作用，增强了聚合物的极性以及其在绿色溶剂Me THF中的溶解度。PTACz-PO在Me THF中溶解度的增加减少了聚合物的聚集，提高了薄膜的均匀性。

在使用非卤素溶剂处理的器件中，器件实现了创纪录的26.31%的高能量转换效率，同时具有出色的稳定性，在“双85”测试下保持了>95%的初始PCE超过2000 小时。实验表明PTACz-PO是一种优异的PTAA替代品，在环境友好的Me THF中具有良好的溶解性，为产业化提供了材料与工艺新范式。

相关研究成果以“Agreen-solvent-processable polymer hole transport material for achieving 26.31%efficiency in inverted perovskite solar cells”为题发表在Energy & Environmental Science上，通讯作者为应磊研究员。该研究工作得到了国家重点研发计划项目（2022YFB3602800）、国家自然科学基金项目（No . U23A2092）等科研项目的资助。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee00380f