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时隔3年！上海交通大学杨旭东团队再发Science！

材料君 iNature 2023-01-10


iNature


尽管锂掺杂的有机空穴传输层 (HTL) 能够在钙钛矿太阳能电池中实现有效的电荷提取，但它们也会促进降解，因为锂离子可以吸附水和形成的正自由基，从而促进碘化物阴离子从钙钛矿层迁移。2022年9月8日，上海交通大学杨旭东团队在Science 在线发表题为“Transporting holes stably under iodide invasion in efficient perovskite solar cells”的研究论文，该研究报告了一种通过离子交换过程离子耦合正聚合物自由基和分子阴离子来稳定有机层中空穴传输的解决方案策略。 目标层的空穴电导率是传统锂掺杂层的 80 倍。此外，在 85°C 光浸泡 200 小时引起的极端碘化物侵入后，目标层保持高空穴电导率和良好匹配的能带排列。这种离子交换策略使钙钛矿太阳能电池的制造成为可能，其认证的功率转换效率为 23.9%，在 85°C 的标准照明下 1000 小时后仍保持 92%。另外，2019年8月16日，上海交通大学的韩礼元及杨旭东共同通讯在Science 在线发表题为“Stabilizing heterostructures of soft perovskite semiconductors”的研究论文，该研究通过在软钙钛矿薄膜表面形成强化学键来稳定钙钛矿异质结构，该方法可以在很大程度上阻止钙钛矿组分的损失，从而减少对有机空穴输运层的损伤。总而言之，该研究提出了一种构建稳固的钙钛矿半导体异质结的新策略，为钙钛矿电池提高稳定性，早日实现商业化起到了重要推动作用。
具有高功率转换效率 (PCE) 的金属卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 通常包含锂盐掺杂的有机空穴传输层 (HTL)，这可能会导致严重的器件不稳定性问题。例如，吸湿性锂盐会导致水分侵入、小锂离子迁移到钙钛矿中，以及不可逆的器件退化。无机 HTL 和无掺杂 HTL 极大地提高了稳定性，但未能与掺杂 HTL 竞争最有效的 PSC。
另一个稳定性问题来自钙钛矿的固有柔软性质，它允许挥发性碘化物成分进入电荷传输层。碘化物可以与 HTL 中的正自由基相互作用，并导致空穴电导率和界面带排列迅速下降，特别是对于依赖掺杂有机 HTL 的最有效 PSC。
Li+和自由基含量以及Li-HTL和HFDF-HTL的电荷传输特性（如源自Science ）
尽管碘化物阻挡屏障和界面工程是阻碍碘化物侵入的有前途的策略，但尚未报道这些方法可以完全阻断 Li+ 迁移和碘化物侵入。因此，非常需要找到一种可以在大量碘化物进入下稳定空穴传输的无锂掺杂策略。
该研究报告了一种通过离子交换过程离子耦合正聚合物自由基和分子阴离子来稳定有机层中空穴传输的解决方案策略。 目标层的空穴电导率是传统锂掺杂层的 80 倍。 此外，在 85°C 光浸泡 200 小时引起的极端碘化物侵入后，目标层保持高空穴电导率和良好匹配的能带排列。 这种离子交换策略使钙钛矿太阳能电池的制造成为可能，其认证的功率转换效率为 23.9%，在 85°C 的标准照明下 1000 小时后仍保持 92%。

参考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq6235

—END—

内容为【iNature】公众号原创，

转载请写明来源于【iNature】

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