【成果簡介】

近日，電子科技大學(xué)賈春陽教授團(tuán)隊(duì)報道了一種疏水路易斯酸LAD滲透擴(kuò)散摻雜鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層PTAA的新方法。該方法將空穴傳輸材料PTAA與疏水路易斯酸摻雜劑LAD分步依次旋涂，首先將非摻雜的PTAA旋涂于鈣鈦礦層表面，然后將LAD溶解于鈣鈦礦與PTAA的正交溶劑中，并旋涂于PTAA表面，讓其自由滲透擴(kuò)散至PTAA層，有效實(shí)現(xiàn)P型摻雜。通過滲透擴(kuò)散摻雜法制備的鈣鈦礦太陽能電池獲得了高的效率和優(yōu)異的穩(wěn)定性。該研究報道一種新型的空穴傳輸層摻雜方法，可取代傳統(tǒng)的共混摻雜。

相關(guān)研究成果以題為“Novel approach toward hole-transporting doped by hydrophobic Lewis acid through infiltrated diffusion doping for perovskite solar cells”發(fā)表于國際知名期刊Nano Energy (2020, 70, 104509)，第一作者為電子科技大學(xué)特聘副研究員羅軍生，通訊作者為賈春陽教授。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1. LAD滲透擴(kuò)散摻雜PTAA

圖2. DFT理論計(jì)算LAD鈍化陰離子Pb-I反缺陷態(tài)

圖3. 空穴傳輸層導(dǎo)電性研究

圖4. 飛秒超快光譜及熒光光譜研究鈣鈦礦層/空穴傳輸層界面電荷傳輸特性

圖5. 鈣鈦礦太陽能電池光伏性能及穩(wěn)定性研究

【小結(jié)】

該研究創(chuàng)新性的提出了空穴傳輸層的滲透擴(kuò)散摻雜的新方法，基于此制備了高效、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池：

（1）滲透擴(kuò)散摻雜法：利用二次離子質(zhì)譜分析了該方法所制備的空穴傳輸層中摻雜劑的空間位置分布，研究結(jié)果表明LAD可滲透擴(kuò)散至PTAA層，實(shí)現(xiàn)有效的P型摻雜。

（2）鈍化陰離子Pb-I反缺陷態(tài)：DFT理論計(jì)算表明滲透擴(kuò)散至鈣鈦礦層表面的路易斯酸LAD可有效鈍化鈣鈦礦的陰離子Pb-I反缺陷，從而減少缺陷態(tài)密度，相應(yīng)的有助于提高電池效率及穩(wěn)定性。

（3）優(yōu)異的界面電荷傳輸性質(zhì)：利用飛秒瞬態(tài)吸收光譜和熒光光譜研究了基于LAD滲透擴(kuò)散摻雜的PTAA與鈣鈦礦層之間的界面電荷傳輸性質(zhì)，研究結(jié)果表明LAD滲透擴(kuò)散摻雜的PTAA有利于提高其從鈣鈦礦層抽取光生空穴的能力，相應(yīng)的增加鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能。

（4）高的效率和優(yōu)異的穩(wěn)定性：基于滲透擴(kuò)散摻雜法制備的最佳鈣鈦礦太陽能電池獲得了20.32%的效率（JSC = 23.06 mA cm-2、VOC = 1.12 V、FF = 0.79），其在空氣中放置1500 h后效率仍保持初始的93%。

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520300665