Perovskiet-zonnecellen (pero-SC's) vertonen een groot potentieel in foto-elektrische velden vanwege de hoge energieconversie-efficiëntie (PCE), eenvoudige verwerkingstechnologie, lage fabricagekosten, enz. Onlangs, de hoogst gecertificeerde PCE van pero-SC heeft 25,2% bereikt, die veelbelovend is voor commercialisering. Komend onderzoek zal zich richten op de fabricage van efficiënte en modulaire pero-SC's om de commercialisering van pero-SC's verder te bevorderen.

In p-i-n vlakke pero-SC's, de gatentransporterende lagen (HTL's) hebben een belangrijke invloed op de groei van perovskietkristallen, gattransporterend vermogen en apparaatstabiliteit. Daarom, het ontwikkelen van efficiënte en stabiele HTL-materialen die geschikt zijn voor verwerking van grote oppervlakken, zal een cruciale rol spelen in modulaire pero-SC's voor grote oppervlakken. Naast de op elkaar afgestemde energieniveaus, stabiele chemische eigenschappen en goede reproduceerbaarheid, de HTL-materialen die geschikt zijn voor verwerking van grote oppervlakken, moeten ook een hoge gatenmobiliteit en een goede bevochtigbaarheid hebben met de perovskiet-precursoroplossing.

Hoewel het apparaat op basis van poly(bis(4-fenyl)(2, 4, 6-trimethylfenyl)amine) (PTAA), aangezien organische HTL's een PCE van meer dan 22% kunnen bereiken, de slechte bevochtigbaarheid van de perovskiet-precursoroplossing zal de voorbereiding van modules met een groot oppervlak belemmeren. Tot nu toe, nieuwe organische HTL-materialen in apparaten met een groot oppervlak zijn zelden gemeld. Daarom, het is dringend noodzakelijk om zeer efficiënte HTL-materialen met hoge gatenmobiliteit te ontwikkelen die compatibel zijn met verwerking van grote oppervlakken in p-i-n vlakke pero-SC's.

Zeer onlangs, Prof. Yaowen Li aan de Soochow University en co-auteurs ontwierpen een π-geconjugeerd klein-molecuul HTL-materiaal BDT-TPA-sTh met een symmetrische structuur door rationeel de vlakke BDT-kern te selecteren, TPA-terminalgroepen, evenals geconjugeerde 2-ethylhexyl-thienyl zijketens.

Het conformatie- en stapelmodel van het resulterende BDT-TPA-sTh werd direct waargenomen door röntgenkristallografiemetingen van zijn enkele kristallen. De uitgesproken vlakheid met parallel verplaatste π-π en aanvullende S-π supramoleculaire interacties tussen naburige moleculen droegen bij aan een verbeterde gatenmobiliteit. In aanvulling, de marginale oplosbaarheid van BDT-TPA-sTh in de perovskietoplossing maakte inverse diffusie in de perovskietfilms mogelijk, die zou kunnen worden gebruikt om de ongecoördineerde Pb . verder te passiveren ₂ ⁺ iondefecten door Lewis-base S-atomen in BDT-TPA-sTh zonder de onderlaag-HTL's te beschadigen.

De p-i-n planaire pero-SC's met BDT-TPA-sTh zonder dotering als HTL realiseerden niet alleen een hoge PCE (20,5%) en verbeterde vochtstabiliteit, maar toonde ook de haalbaarheid aan voor het fabriceren van apparaten met een groot oppervlak door middel van de mes-gecoate technologie. Ze geloven dat dit HTL-ontwerpconcept door middel van supramoleculaire interacties en inverse diffusie de weg zal banen voor het ontwerpen van HTL-materialen van op perovskiet gebaseerde opto-elektronische apparaten. Hun werk zou een belangrijke stap zijn in het ontwerpen van interfacematerialen in de richting van hoge prestaties, groot gebied en afdrukken van p-i-n vlakke pero-SC's, en zou dus interessant zijn voor een breed lezerspubliek voor de op perovskiet gebaseerde opto-elektronische gemeenschap.