聚(3，4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)（PEDOT:PSS）是有机太阳能电池（OSCs）中广泛使用的空穴传输层(HTL)，但其酸性严重降低了器件的稳定性。迄今为止，很少有HTL被开发出来取代PEDOT:PSS，成为稳定和高性能的OSC。

近日，北京化工大学Weiwei Li，Qiaomei Chen发展了一种简单且绿色的方法来获得用于高效OSCs的溶液处理的钴镧(Co-La)基无机HTLs。

文章要点

1）具有不同La含量(从0%到100%摩尔比)的Co-La基HTLs简单地由六水合硝酸钴(Co²⁺)和六水合硝酸镧(La³⁺)的异丙醇前体溶液、少量的过氧化氢(H₂O₂)和在80℃下的热处理来制备。La是一种丰富且环境友好的稀土金属，具有富电子的外壳结构，被广泛用于掺杂半导体材料以改善其光电性能。

2）研究发现H₂O₂和La在改善相关OSC器件的光伏性能方面具有协同作用。基于没有添加La(即，Co-La_0%)的HTL的OSC器件显示出仅16.81%的最佳PCE，而性能随着La的添加而显著提高。冠军级别的PCE 18.82%是基于Co-La_50%作为HTL的器件实现的，开路电压(V_oc)为0.886 V，短路电流密度(J_sc)为26.64 mA·cm^-2，填充因子(FF)为79.65%，远高于基于PEDOT:PSS的器件(18.03%)。值得注意的是，这款PCE在目前的二元混合OSC中名列前茅。

3）与基于PEDOT:PSS的器件相比，基于Co-La50%的器件在不同条件下表现出优异的长期稳定性，例如在充满N₂的手套箱中储存、环境湿度和连续光照。此外，当Co-La_50% HTL被用于其它常用的非富勒烯系统时，例如PM6:BTP-BO-4Cl和PM6:IT-4F，OSC器件也表现出比PEDOT:PSS基器件更高的PCEs。

相关OSC器件的简单低成本工艺、优异的光伏性能和长期稳定性显示了Co-La基高温超导材料在高性能OSC中的巨大应用潜力。

参考文献

Guangcong Zhang, et al, Co-La-Based Hole-Transporting Layers for Binary Organic Solar Cells with 18.82% Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202216304

DOI: 10.1002/anie.202216304

https://doi.org/10.1002/anie.202216304