Hållbar, högpresterande perovskitsolceller kräver också hållbara, högpresterande laddningstransporterande lager. Forskare har utvecklat den första organiska håltransportören som inte behöver ett dopmedel för att uppnå hög laddningsrörlighet och stabilitet. Enligt studien publicerad i tidskriften Angewandte Chemie , detta nya håltransporterande skikt överträffar referensmaterial och skyddar den organiska perovskitcellen från luftfuktighet.

I perovskitsolceller, perovskitljusabsorptionsskiktet är inklämt mellan två laddningstransporterande skikt, som samlar upp de genererade hålen och elektronerna och transporterar dem till elektroderna. Dessa laddningstransportskikt ökar energiomvandlingseffektiviteten hos cellerna och är avgörande för att upprätthålla luftstabilitet.

Toppmoderna håltransportörer består av ett organiskt material som kallas spiro-OMeTAD. Dock, för att främja smidig laddningsbärares mobilitet, de behöver hygroskopiska tillsatser som dopningsmedel, som minskar stabiliteten hos perovskiterna i fuktig luft.

Yongzhen Wu och kollegor från East China University of Science and Technology utforskar lägenhet, aromatisk, kvävehaltiga föreningar som kallas kinoxaliner som håltransportörer. Forskarna beredde två nya kinoxaliner som innehöll ytterligare svavelbärande enheter som kallas tiofener. Tanken var att energinivåerna i de tiofenhaltiga strukturerna matchade perovskitskiktets energinivåer och möjliggjorde effektiv hålextraktion.

I en av kinoxalinerna, tiofenerna kunde rotera mer eller mindre fritt, medan i den andra, tiofenerna var sammansmälta och kunde inte rotera. Båda kinoxalinerna bildades tunna, kristallina filmer, som var bra hålsugare, men endast de med de sammansmälta tiofenringarna bildade också väl staplade kristallina skikt.

Forskarna observerade över 21 % effektomvandlingseffektivitet för perovskitsolceller som innehåller det nya håltransporterande materialet. Dessa celler överträffade referensceller som innehöll den dopade spiro-OMeTAD.

Författarna fann också att enheterna gjorda med det nya materialet var mer hållbara än de som innehöll de dopade referensmaterialen. De dopningsfria enheterna "behöll ett mörkt och enhetligt glänsande utseende inom 30 dagar, " skrev forskarna, medan de dopade spiro-OMeTAD-innehållande enheterna "uppenbarligen bleknade".

De kinoxalininnehållande perovskitsolcellerna motstod också fuktig luft, medan referenscellernas prestanda minskade snabbt. Forskarna drog slutsatsen att det nya materialet inte bara möjliggör, hålutvinning och transport, men det skyddar också den perovskitbaserade solcellen från fukt.