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4‐Tert‐butylpyridine Free Organic Hole Transporting Materials for Stable and Efficient Planar Perovskite Solar Cells
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2017-07-10 , DOI: 10.1002/aenm.201700683 Bo Xu 1 , Zonglong Zhu 1 , Jinbao Zhang 2 , Hongbin Liu 3 , Chu-Chen Chueh 1 , Xiaosong Li 3 , Alex K.-Y. Jen 1, 3, 4
Advanced Energy Materials ( IF 24.4 ) Pub Date : 2017-07-10 , DOI: 10.1002/aenm.201700683 Bo Xu 1 , Zonglong Zhu 1 , Jinbao Zhang 2 , Hongbin Liu 3 , Chu-Chen Chueh 1 , Xiaosong Li 3 , Alex K.-Y. Jen 1, 3, 4
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4‐Tert‐butylpyridine (tBP) is an important additive in triarylamine‐based organic hole‐transporting materials (HTMs) for improving the efficiency and steady‐state performance of perovskite solar cells (PVSCs). However, the low boiling point of tBP (196 °C) significantly affects the long‐term stability and device performance of PVSCs. Herein, the design and synthesis of a series of covalently linked Spiro[fluorene‐9,9′‐xanthene] (SFX)‐based organic HTMs and pyridine derivatives to realize efficient and stable planar PVSCs are reported. One of the tailored HTMs, N2,N2,N7,N7‐tetrakis(4‐methoxyphenyl)‐3′,6′‐bis(pyridin‐4‐ylmethoxy) spiro[fluorene‐9,9′‐xanthene]‐2,7‐diamine (XPP) with two para‐position substituted pyridines that immobilized on the SFX core unit shows a high power conversion efficiency (PCE) of 17.2% in planar CH3NH3PbI3‐based PVSCs under 100 mW cm−2 AM 1.5G solar illumination, which is much higher than the efficiency of 5.5% that using the well‐known 2,2′,7,7′‐tetrakis‐(N,N‐di‐p‐methoxy‐phenyl‐amine)9,9′‐spirobifluorene (Spiro‐OMeTAD) as HTM (without tBP) under the same condition. Most importantly, the pyridine‐functionalized HTM‐based PVSCs without tBP as additive show much better long‐term stability than that of the state‐of‐the‐art HTM Spiro‐OMeTAD‐based solar cells that containing tBP as additive. This is the first case that the tBP‐free HTMs are demonstrated in PVSCs with high PCEs and good stability. It paves the way to develop highly efficient and stable tBP‐free HTMs for PVSCs toward commercial applications.
中文翻译：
稳定且高效的平面钙钛矿太阳能电池不含4叔丁基吡啶的有机空穴传输材料
4-叔丁基吡啶（t BP）是三芳基胺基有机空穴传输材料（HTM）的重要添加剂，可提高钙钛矿型太阳能电池（PVSC）的效率和稳态性能。但是，t BP的低沸点（196°C）极大地影响了PVSC的长期稳定性和器件性能。本文报道了一系列基于共价连接的螺[芴-9,9'-x吨]（SFX）的有机HTM和吡啶衍生物的设计和合成，以实现高效，稳定的平面PVSC。量身定制的HTM之一，N2，N2，N7，N7-四（4-甲氧基苯基）-3'，6'-双（吡啶-4-基甲氧基）螺[芴-9,9'-x吨] -2,7 ‐二胺（XPP）具有固定在SFX核心单元上的两个对位取代吡啶，在100 mW cm -2 AM 1.5G太阳光照下，基于平面CH 3 NH 3 PbI 3的PVSC中显示出17.2％的高功率转换效率（PCE），远高于使用著名的2,2'，7,7'-四（N，N-二-对-甲氧基-苯胺）9,9'-螺二芴（5.5％）的效率在相同条件下使用Spiro-OMeTAD）作为HTM（无t BP）。最重要的是，没有t的吡啶官能化的基于HTM的PVSC与添加t BP作为添加剂的最新HTM Spiro-OMeTAD基太阳能电池相比，BP作为添加剂显示出更好的长期稳定性。这是第一种情况，所述吨BP-自由HTMS是在具有高的PCE和良好的稳定性PVSCs证明。它为开发适用于PVSC的高效，稳定，无t BP的HTM铺平了道路，为商业应用铺平了道路。
更新日期：2017-07-10
中文翻译：
稳定且高效的平面钙钛矿太阳能电池不含4叔丁基吡啶的有机空穴传输材料
4-叔丁基吡啶（t BP）是三芳基胺基有机空穴传输材料（HTM）的重要添加剂，可提高钙钛矿型太阳能电池（PVSC）的效率和稳态性能。但是，t BP的低沸点（196°C）极大地影响了PVSC的长期稳定性和器件性能。本文报道了一系列基于共价连接的螺[芴-9,9'-x吨]（SFX）的有机HTM和吡啶衍生物的设计和合成，以实现高效，稳定的平面PVSC。量身定制的HTM之一，N2，N2，N7，N7-四（4-甲氧基苯基）-3'，6'-双（吡啶-4-基甲氧基）螺[芴-9,9'-x吨] -2,7 ‐二胺（XPP）具有固定在SFX核心单元上的两个对位取代吡啶，在100 mW cm -2 AM 1.5G太阳光照下，基于平面CH 3 NH 3 PbI 3的PVSC中显示出17.2％的高功率转换效率（PCE），远高于使用著名的2,2'，7,7'-四（N，N-二-对-甲氧基-苯胺）9,9'-螺二芴（5.5％）的效率在相同条件下使用Spiro-OMeTAD）作为HTM（无t BP）。最重要的是，没有t的吡啶官能化的基于HTM的PVSC与添加t BP作为添加剂的最新HTM Spiro-OMeTAD基太阳能电池相比，BP作为添加剂显示出更好的长期稳定性。这是第一种情况，所述吨BP-自由HTMS是在具有高的PCE和良好的稳定性PVSCs证明。它为开发适用于PVSC的高效，稳定，无t BP的HTM铺平了道路，为商业应用铺平了道路。
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