Перовскитные солнечные элементы привлекают значительное внимание исследователей по всему миру благодаря своему высокому фотоэлектрическому потенциалу. Показатель их эффективности преобразования энергии всего за несколько лет совершил впечатляющий рывок с 3,9% до 26%. Этот прорыв обусловлен уникальными свойствами перовскитного материала и оптимизацией функциональных слоев устройства. Ключевую роль среди них играет дырочно-транспортный слой, ответственный за эффективный сбор и перенос дырок.

В данной работе для создания высокоэффективных дырочно-транспортных материалов была предложена 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 исследовались в качестве дырочно-транспортных материалов без легирующих добавок в составе перовскитных солнечных элементов. В рамках исследования 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. Кроме того, ключевыми факторами успеха оказались подавленная рекомбинация носителей заряда на границе раздела полимер/перовскит и, что особенно важно, способность формировать высокооднородные плёнки, что было подтверждено методами АСМ и ИК-микроскопии s-SNOM.

Полученные результаты дают ценное представление о взаимосвязи «молекулярная структура — свойства материала — эффективность устройства» и предлагают практические рекомендации для разработки полимерных дырочно-транспортных материалов, пригодных для создания высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов.

E A Komissarova, Sergei A Kuklin, A V Maskaev, Alina F. Latypova, Azat F Akbulatov, Nikita A Slesarenko, Nikita A. Emelianov, Lyubov A Frolova, Pavel A. Troshin // Donor–acceptor type copolymers with a carbazole side chain as hole transport materials for dopant-free perovskite solar cells // Synthetic Metals, том 315, Q-1, IF=4.6

https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2025.117947