南科大郭旭崗組Nat. Mater.：效率26.0%！非富勒烯電子傳輸材料用于提高鈣鈦礦太陽能電池效率。

電子傳輸材料（ETM）在鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中扮演著至關(guān)重要的角色，它們負(fù)責(zé)優(yōu)化電子從鈣鈦礦層到陰極的傳輸過程。傳統(tǒng)上富勒烯（Fullerenes），尤其是C??和[6,6]-phenyl-C??-butyric acid methyl ester（PCBM），一直是反式結(jié)構(gòu)PSCs中的基準(zhǔn)ETM。然而，C??的應(yīng)用受到熱蒸發(fā)方法的局限，而PCBM則因光熱穩(wěn)定性不足和電子傳輸能力不佳而在PSC中的廣泛應(yīng)用受到限制。

為了克服這些挑戰(zhàn)，南方科技大學(xué)馮奎教授、郭旭崗教授帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)了一種可溶液加工的非富勒烯ETM—氰基功能化二噻吩酰亞胺二聚體（CNI2）基聚合物（PCNI2-BTI）。該材料具有多重優(yōu)勢(shì)，包括**的光熱穩(wěn)定性、高效的電子傳輸能力，以及與鈣鈦礦層之間增強(qiáng)的相互作用。因此，采用PCNI2-BTI的反式結(jié)構(gòu)PSCs實(shí)現(xiàn)了高達(dá)26.0%（經(jīng)認(rèn)證為25.4%）的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），并且在ISOS-L-3標(biāo)準(zhǔn)（65?°C，相對(duì)濕度60%?±?10%）下表現(xiàn)出**的運(yùn)行穩(wěn)定性，T??壽命長達(dá)1,280小時(shí)。

他們的研究不僅揭示了PCNI2-BTI在PSCs中的成功應(yīng)用，還確立了高性能非富勒烯ETM的關(guān)鍵設(shè)計(jì)原則。這些原則涵蓋優(yōu)異的溶解性、良好的主鏈共面性、低能級(jí)前沿分子軌道（FMOs）、**的光熱穩(wěn)定性、緊密的π–π堆積以及豐富的光生載流子（PGs）?；谶@些深入見解，他們進(jìn)一步開發(fā)了三種新的非富勒烯ETM，在PSCs中的平均PCE超過25%，其中*高的一種在反式結(jié)構(gòu)PSCs中更是達(dá)到了26.1%的PCE。

這些發(fā)現(xiàn)不僅證明了非富勒烯ETM在實(shí)現(xiàn)高性能和穩(wěn)定PSCs方面的巨大潛力，還為設(shè)計(jì)和利用高性能非富勒烯ETM用于PSCs提供了新思路。這一突破性工作預(yù)示著基于鈣鈦礦的光伏技術(shù)研究范式即將迎來重大變革，有望推動(dòng)PSC技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。

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