고성능 페로브스카이트 태양전지를 위한 공여체–전자수용체 접합 구멍 전달 물질의 분자 공학

구멍 이동도 및 구멍 전달 물질(HTMs)의 필름 형성 능력은 페로브스카이트 태양전지(PSCs)의 광전 변환 효율 및 작동 내구성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 하지만, 이러한 특성들의 분자 구조적 요구는 근본적으로 상충되어 고성능 구멍 전달 물질의 분자 설계에 있어 주요한 도전 과제를 형성합니다. 본 연구에서는 평면적인 벤조티아디아졸 전자수용체 코어와 3,6-디메톡시디페닐아민 치환된 카바졸 공여체 그룹을 포함하는 공여체–전자수용체 접합 구멍 전달 물질 CS-101을 분자 공학을 통해 설계하였습니다. CS-101은 비교적 콤팩트한 구조를 가진 디페닐아민 말단 그룹을 특징으로 하며, 이는 평면성을 개선하고 분자간 π–π 적층을 강화하여 구멍 이동도와 필름 형성을 크게 향상시킵니다. 그 결과, 도핑된 CS-101을 구멍 전달 물질로 사용한 PSC는 23.18%의 광전 변환 효율을 달성한 반면, 도핑된 참조 HTM은 단지 14.95%의 낮은 효율을 보였습니다. 또한 CS-101 기반 PSC는 25°C, 상대 습도 35±5% 조건에서 1000시간 이상 노출 후에도 초기 효율의 93% 이상을 유지하며 장기 안정성도 개선하였습니다. 본 연구는 페로브스카이트 태양전지를 위한 고성능 HTM 분자 설계에 유의미한 통찰과 일반화 가능한 전략을 제공합니다.