近日，我院梁爱辉&陈义旺教授在非掺杂空穴传输材料的设计及光伏应用方面取得最新的研究成果，该工作以《Management of Intramolecular Noncovalent Interactions in Dopant-Free Hole Transport Materials for High-Performance Perovskite Solar Cells》为题发表于国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（IF: 16.1）。2024级博士研究生谢罡为第一作者，江西师范大学梁爱辉和陈义旺教授以及广东工业大学王晶教授为本文通讯作者，江西师范大学为第一完成单位。

非掺杂空穴传输材料（HTMs）是高性能钙钛矿太阳能电池（PSCs）的理想材料。在众多设计策略中，利用侧链工程设计具有分子内非共价相互作用的线性HTMs是一种有效方法。在改善HTMs成膜性能的同时，还能提高结晶度和π-π紧密堆积，从而显著提高空穴迁移率。然而，大多数线性HTMs是基于S···O非共价相互作用，这会导致能级匹配问题，阻碍骨架平面性的进一步提高。因此，探索其他类型的分子内非共价相互作用以替代传统的S···O构象锁显得尤为重要。氢键（HB）作为一种强于范德华力的非共价相互作用，是潜在的替代方案。然而，基于氢键的HTMs在PSCs中的性能仍然相对较低，且对其分子结构与器件性能之间关系的理解尚不深入。此外，不同类型的非共价键对HTMs性能的影响鲜有报道。

    研究团队开发了三种具有不同侧链的噻唑并[5,4-d]噻唑（TzTz）基空穴传输材料（HTMs）。与烷基侧链相比，功能性侧链通过形成分子内非共价相互作用，可增强HTMs的结晶性和电荷传输能力。然而，TzTzTPA-SO中的S···O空间位阻扭曲了分子骨架，导致薄膜边缘堆积和局部聚集。相比之下，TzTzTPA-NH因分子内氢键表现出高平面性、适当结晶性和优选堆积取向。基于此，无掺杂TzTzTPA-NH的钙钛矿太阳能电池（PSCs）实现了24.2%的能量转换效率，并具备良好长期稳定性，优于掺杂Spiro-OMeTAD的PSCs。此外，TzTzTPA-NH可用作宽带隙PSCs和钙钛矿/有机叠层太阳能电池（TSCs）的HTMs，其效率达25.4%，为n-i-p型TSCs中最高值。该研究揭示了分子内非共价相互作用对HTMs性能的影响，为设计高性能无掺杂HTMs提供了指导。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202504144

                                                     [三审三校：梁爱辉  胡晓玉  熊 斌]