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近日，腾讯体育腾讯体育半导体材料与器件团队冯星教授、陈俊如副教授团队联合福建农林大学欧阳新华教授，在钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。研究团队创新性地提出一类具有“天线效应”的新型芘基非掺杂空穴传输材料，在 n-i-p 结构钙钛矿太阳能电池中实现了 25.47% 的光电转换效率，并表现出优异的热、光和湿度稳定性。相关成果以 “Beyond the Sum of Its Parts: Alkyl-Chain Engineering Unlocks Dopant-free Pyrene-based Antenna Molecules for Efficient Perovskite Solar Cells” 为题，发表在《Angewandte Chemie International Edition》，广东工业大学为论文第一完成单位。

钙钛矿太阳能电池因具备高效率、低成本等优势，被认为是极具发展潜力的新一代光伏技术。近年来，其认证效率已由早期的 3.8% 快速提升至 27%以上。不过，在高效率背后，器件中常用的空穴传输材料通常需要借助锂盐、叔丁基吡啶等外加掺杂剂来提升导电性。这类添加剂虽然能够改善器件初始性能，却容易引发吸湿、迁移和界面副反应等问题，进而影响器件长期稳定性和应用前景。围绕这一关键瓶颈，开发无需掺杂、兼具高效传输与高稳定性的空穴传输材料，已成为领域内的研究热点和难点。

创新设计：“天线效应”+“烷基链工程”实现性能突破

研究团队从分子设计的源头出发，将芘的强荧光特性、大共轭结构与三苯胺的优异空穴传输能力相结合，通过精确调控烷基桥连链的长度，设计合成了一系列新型芘基天线分子（PyTPA-9C、PyTPA-10C、PyTPA-13C）。研究发现，这类分子不仅继承了前体材料的“天线效应”——即随着三苯胺单元增多，光吸收系数和荧光量子产率显著提升，更揭示了一个关键规律：烷基链的“奇偶效应”对分子构型、能级结构和电荷输运性能起着决定性作用。其中，具有偶数碳癸基链的PyTPA-10C，形成了独特的“梯型”构象，实现了：

更优的能级匹配：与钙钛矿层形成理想的能级排列，显著降低空穴提取能垒；

高效的电荷提取与输运：瞬态光电流测试表明，PyTPA-10C具有最快的空穴提取速度（0.67 μs）；

显著抑制电荷复合：其复合电阻高达26.8 kΩ，远优于对照材料；

优异的界面缺陷钝化能力：陷阱态填充电压降至0.242 V，有效减少非辐射复合损失。

最终，基于PyTPA-10C的非掺杂空穴传输层，在n-i-p结构器件中实现了25.47% 的光电转换效率，这是迄今为止非掺杂有机小分子空穴传输材料在n-i-p结构钙钛矿太阳能电池中的最高效率之一。

该研究不仅获得了一类性能优异的非掺杂空穴传输材料，更提出了一种具有推广意义的分子设计思路：在芘基“天线分子”体系中，通过精细调控烷基链长度及其奇偶效应，可实现分子构型、能级结构、载流子输运与界面稳定性的协同优化。 这一策略为开发兼具高效率与高稳定性的新型有机空穴传输材料，推动钙钛矿太阳能电池走向实际应用，提供了重要的理论指导和实验依据。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2660254