研究人员找到了调节高效钙钛矿太阳能电池空穴传输层的新方法

根据《纳米能源》发表的一项研究，中国科学院合肥物质科学研究院陈冲教授领导的研究小组将钙钛矿太阳能电池(PSC)的光电转换效率(PCE)提高到24.5%。

他们利用无机纳米材料亚砜锡(SnSO)作为掺杂剂氧化并调控有机空穴传输层2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴(spiro-OMeTAD)。

Spiro-OMeTAD是最关键的空穴传输层(HTL)材料。为了增强spiro-OMeTAD的电荷传输能力，需要三氟甲磺酰亚胺锂(Li-TFSI)来介导氧和spiro-OMeTAD之间的反应。

然而，这种传统的掺杂方法掺杂效率低，过量的Li-TFSI会残留在spiro-OMeTAD薄膜中，导致薄膜的致密性和长期导电性下降。氧化反应的持续时间通常需要10至24小时才能达到所需的电导率和功函数。

在这项研究中，研究人员开发了一种快速且可重复的策略来控制纳米材料的氧化。他们使用SnSO纳米材料将spiro-OMeTAD预氧化为spiro-OMeTAD.+TFSI-前体溶液中的自由基。这提高了电导率，优化了HTL的能级位置，并实现了24.5%的高PCE。

他们发现SnSO调节的spiro-OMeTADHTL具有无针孔、均匀且光滑的形态。即使在高温高湿条件下其性能和形貌也保持稳定。

“此外，氧化过程仅需几个小时，这有利于提高PSCs的商业化制备效率。”陈冲教授说。

该研究为进一步提高PSC的效率和稳定性提供了有效策略，对于促进其商业化具有重要意义。