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鈣鈦礦太陽能電池憑借卓越的光電轉換性能、低成本及可溶液加工優勢，在光伏領域展現出巨大應用前景。與其它類型鈣鈦礦太陽電池相比，全無機鈣鈦礦電池因其具有較好的光、熱穩定性而備受關注。

令人遺憾的是，在傳統無機鈣鈦礦太陽能電池結構中使用的空穴傳輸層（HTL）材料（如Spiro-OMeTAD）通常依賴摻雜劑來提升載流子輸運能力，但摻雜劑的引入往往導致器件穩定性下降。因此，開發高效的非摻雜空穴傳輸層材料成為提升全無機鈣鈦礦電池穩定性的關鍵策略。

近日，廣東技術師范大學的賈濤副教授、華南理工大學/河南大學的段程皓博士及香港理工大學的李剛教授、馬睿杰博士等合作，通過對稱性破缺分子設計策略，成功一步合成構筑了新型D-A-D型異構化小分子，并作為非摻雜的空穴傳輸層材料用于無機鈣鈦礦太陽電池。

對稱性破缺結構特性賦予分子獨特的物理與化學特性。在分子層面，打破對稱性能夠有效調控偶極矩、靜電勢分布、電子-空穴重疊程度以及能級結構，使HiBT分子表現出更大的偶極矩和更深的HOMO能級，促進電荷分離，改善器件的開路電壓。此外，基于DFT理論模擬計算分析，不對稱結構的HiBT分子中的[1,2,3]噻二唑單元展現出顯著增強的鈍化CsPbI₃中未配位Pb²⁺離子的能力，降低鈣鈦礦陷阱態密度，抑制非輻射復合過程，降低能量損失。

最終，基于HiBT非摻雜空穴傳輸層的CsPbI₃基鈣鈦礦太陽電池實現了20.58%的光電轉換效率，躋身當前全無機鈣鈦礦太陽電池的最高效率水平。此外，受益于其優異的成膜質量和增強的缺陷鈍化能力，基于HiBT的器件表現出卓越的穩定性。該研究結果不僅驗證了對稱性破缺策略在非摻雜小分子HTM設計中的有效性，也為構筑高效且穩定的全無機鈣鈦礦太陽能電池提供了重要的材料創新方向。作者同時也想分享，目前全無機鈣鈦礦太陽能電池的性能曲線有較大磁滯現象，未來的研究工作會更關注解決這一問題。

論文信息

Symmetry-Breaking Strategy Yields Dopant-Free Small Molecule Hole Transport Materials for Inorganic Perovskite Solar Cells with 20.58% Efficiency and Outstanding Stability

Huimin Cai, Qiliang Zhu, Tianchen Pan, Lunbi Wu, Xin Gu, Chenghao Duan, Liangbin Xiong, Jiaying Wu, Sha Liu, Liyang Yu, Ruipeng Li, Keyou Yan, Ruijie Ma, Shengjian Liu, Tao Jia, Gang Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202502478

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