Материалы для беспримесных перовскитных солнечных элементов
Международный коллектив ученых их Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН и Чжэнчжоуского университета (Китай) разработали высокоэффективные дырочно-транспортные материалы. В рамках исследования получена и изучена серия новых π-сопряженных сополимеров донорно-акцепторного типа. Их молекулярная структура основана на чередовании бензо[c][1,2,5]тиадиазольных и тиофеновых фрагментов, включающих карбазолзамещенные нафто- и хиноксалиндитиофеновые блоки. Все полимеры рассмотрены в качестве дырочно-транспортных материалов без легирующих добавок в составе перовскитных солнечных элементов. Была систематически изучена корреляция между молекулярным строением этих полимеров и их ключевыми характеристиками: оптическими и электронными свойствами, морфологией плёнок, а также итоговой эффективностью перовскитных солнечных элементов. Наилучшие характеристики продемонстрировали полимеры, у которых уровень ВЗМО оптимально согласован с валентной зоной перовскита. Ключевыми факторами успеха стали подавленная рекомбинация носителей заряда на границе раздела полимер/перовскит и способность формировать высокооднородные плёнки, что было подтверждено методами АСМ и ИК-микроскопии s-SNOM.
Результаты работы опубликованы в журнале «Synthetic Metals» и дают ценное представление о взаимосвязи «молекулярная структура — свойства материала — эффективность устройства», а также способствуют разработке высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов.