在全无机钙钛矿中，CsPbI₂Br具有优异的热稳定性、合适的带隙，在单结钙钛矿太阳能电池（PSCs）和钙钛矿/有机叠层太阳能电池（TSCs）方面显示出很好的应用前景。目前，在高效率钛矿太阳能电池中使用最多的空穴传输层材料是spiro-OMeTAD。然而，在CsPbI₂Br PSCs中，由于CsPbI₂Br的价带与spiro-OMeTAD的HOMO能级之间的较大的能量差导致了较大的开路电压损失。此外，spiro-OMeTAD中的具有挥发性和吸湿性掺杂剂会降低器件的稳定性。因此，使用无掺杂空穴传输材料对于进一步提升CsPbI₂Br PSCs的效率和稳定性具有重要意义。

在研究中，我院郭强博士和国家纳米科学中心周二军研究员小组使用合成简单，低成本的聚合物PTQ10作为CsPbI₂Br PSCs的空穴传输层材料。由于PTQ10与CsPbI₂Br的能级更加匹配减少了开路电压损失，单结CsPbI₂Br PSCs获得了1.4V的高开路电池。而且，PTQ10分子中的卤素原子能够钝化钙钛矿表面，从而可以有效降低载流子的界面复合。最终，使用PTQ10作为空穴传输层的单结CsPbI₂Br PSCs获得了17.8%的光电转换效率，是迄今文献报道的单结CsPbI₂Br PSCs效率的最高值；同时基于PTQ10/MoO₃/Ag/PFN-Br中间层制备的CsPbI₂Br/PM6:Y6叠层太阳能电池也获得了21.4%的光电转换效率。

图1：PTQ10的分子结构图；CsPbI₂Br PSCs和TSCs的器件结构图以及对应的J-V曲线。

相关研究发表在Nano Today上（Nano Today. 2022, 46, 101586），文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1748013222002146

该工作的第一作者为郑州大学-国家纳米科学中心联培硕士生丁远家，郑州大学郭强博士和国家纳米科学中心周二军研究员为共同通讯作者。该工作得到了郑州大学青年拔尖人才项目、河南省自然科学基金项目、中国科学院战略重点研究项目以及国家自然科学基金的资助。