在光伏技術領域，鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）以其卓越的能量轉換效率（PCE）和低成本而受到廣泛關注?？昭▊鬏敳牧希℉TM）對于PSCs的光電性能和長期穩定性至關重要，其主要作用是提取光生空穴并阻止電子注入，從而抑制電荷復合。

目前，2,2′，7,7′-四(N,N-二-p-甲氧基苯胺)-9,9′-螺旋雙芴（spiro-OMeTAD）被認為是PSCs的基準HTM，因為它具有高效的空穴提取能力，并且與鈣鈦礦有較好的能級匹配。然而，spiro-OMeTAD的復雜合成和純化過程使其成本高昂，不利于大規模工業化應用。此外，常用添加劑如雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰（Li-TFSI）和4-叔丁基吡啶的加入，導致spiro-OMeTAD薄膜中存在針孔，通過這些孔洞鈣鈦礦中的離子和背電極中的金屬原子容易發生互擴散，導致缺陷形成，對器件的長期穩定性產生不利影響。

為解決這些問題，清華大學易陳誼團隊設計并合成了一種新型HTM-T2（化學結構如圖所示）。該材料可以由低成本的商業原材料通過幾步合成，產率高且成本低，非常適合大批量生產。在實驗室規模的合成中一次就能合成15.5克，原材料成本僅為常用spiro-OMeTAD價格的三十分之一。相較于spiro-OMeTAD，T2不僅跟鈣鈦礦具有更好的能級匹配，還與鈣鈦礦層的部分局部電子態密度（LDOS）有所重疊，這有利于增強電荷提取能力，降低電壓損耗。此外，硫原子與鈣鈦礦/HTM界面上未配位的鉛原子相互作用，鈍化缺陷，有利于提高PSCs的效率和穩定性。硫原子還能與HTM/電極界面上的金屬原子配位，有效抑制金屬的遷移。T2還與摻雜劑Li-TFSI具有強結合力，形成無針孔的HTM層，有利于PSCs的穩定性。

結合通過順序真空沉積制造的鈣鈦礦薄膜，研究人員實現了0.1 cm2面積的PSCs超過26.41%的光電轉換效率（認證效率26.21%），并在1.0 cm2孔徑面積的PSCs上實現了24.88%的認證效率。此外，研究人員還實現了效率為21.45%的小模組（有效光照面積14.4 cm2）。未經封裝的基于T2的器件的最大功率點跟蹤（MPPT）T80為600小時，是spiro-OMeTAD基PSCs的4倍?；赥2的PSCs在存儲期間（在空氣條件下，相對濕度10%，未封裝存放2800小時后保持初始PCE的95%）和熱處理期間（在60°C下加熱1500小時后保持初始PCE的84%）也展現出了良好的長期器件穩定性。創紀錄的效率和良好的穩定性以及低成本和可大規模制備的特點，顯示了多功能HTM應用于PSCs的巨大潛力。這種多功能空穴傳輸材料設計策略為未來新材料開發提供了寶貴的經驗和指導。同時這也是真空蒸鍍鈣鈦礦電池效率首次超過傳統溶液法，展示了該方法的巨大發展潛力。

該研究得到了國家自然科學基金企業創新發展聯合基金項目、國家重點研發計劃、清華大學自主科研計劃和清華大學電機系自主科研項目以及中國博士后基金和清華大學“水木學者”計劃項目的支持。