上海交大Science:新一代空穴传输层构建高性能钙钛矿电池
纳米技术 纳米 2022-09-09

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虽然钙钛矿太阳能电池中,锂掺杂的有机有机空穴传输层材料能够非常有效的抽取电荷,但是因为Li离子容易吸附水分子,而且能够形成正自由基促进钙钛矿中的碘阴离子移动,因此锂掺杂有机空穴传输层材料促进钙钛矿材料降解。

有鉴于此,上海交通大学杨旭东报道通过离子交换方法合成了一种结合正电荷聚合物自由基和阴离子分子,得到具有优异导电性的空穴传输层材料。与Li掺杂的有机空穴传输材料相比,这种新发展的空穴传输层材料与钙钛矿材料之间具有更好的能级连接。这种新型空穴传输层材料面对碘的转移表现非常高的热稳定性和化学稳定性,在85 ℃进行1000 h连续工作后,电池效率能够保留92 %,而且这种空穴传输层材料导致器件能够在120 ℃热压条件时稳定。

本文要点

(1)

将1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰胺(HFDF-)通过溶液相离子交换的方式结合到聚(三芳基胺)薄膜(PTAA),将其命名为HFDF-PTAA。作者发现,目前人们还未曾将HFDF用于有机半导体材料。同时,同样使用经典Li-Spiro-OMeTAD空穴传输层构建对比电池器件。实验结果显示,HFDF-PTAA的空穴传输性能比Li-Spiro-OMeTAD提高80倍。

(2)

测试了电池在蒸汽气氛以及光-热条件的器件稳定性,没有组装的HFDF-HTL器件在100 mW cm-2和~50 % RH的模拟太阳能条件老化576 h后,器件性能保持初始值的90 %,相比而言Li-HTL空穴传输层的电池器件在相同条件仅老化100 h性能就只能保持60 %。在光-热压力考察电池的稳定性,在85 ℃进行全光谱光照,HFDF-HTL电池连续工作1000 h后的性能保持92 %,相比而言Li-HTL电池的性能降低49 %。

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参考文献

Tao Wang, Yao Zhang, Weiyu Kong, Liang Qiao, Bingguo Peng, Zhichao Shen, Qifeng Han, Han Chen, Zhiliang Yuan, Rongkun Zheng, Xudong Yang*, Transporting holes stably under iodide invasion in efficient perovskite solar cells, Science 2022, 377 (6611), 1227–1232

DOI: 10.1126/science.abq6235

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq6235


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