基于铜盐掺杂Spiro-OMeTAD空穴传输层的高效稳定钙钛矿太阳能电池

2,2',7,7'-四-（二甲氧基二苯胺）-螺芴（Spiro-OMeTAD）因具有优良的光电性能，作为空穴传输层材料已被广泛地应用于以甲氨基铅卤化物（CH₃NH₃PbX₃）为代表的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池中。但Spiro-OMeTAD薄膜较低的空穴迁移率（~1 × 10⁻⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹）以及薄膜的不稳定性限制了其在钙钛矿太阳能电池中的应用。

近期，苏州大学廖良生教授、王照奎副教授领导的团队，尝试使用铜盐（如CuSCN、CuI）掺杂来提高Spiro-OMeTAD薄膜的空穴迁移率和稳定性。无机的铜盐（如CuSCN、CuI）薄膜具有较好的导电性和稳定性，又可溶液法成膜，掺杂过程中与Spiro-OMeTAD的成膜工艺非常匹配。研究人员通过优化掺杂比例，可将Spiro-OMeTAD薄膜的空穴迁移率从6.5 × 10⁻⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹提高到2.6 × 10⁻³ cm² V⁻¹ s⁻¹。其器件应用显示，基于铜盐（CuSCN）掺杂Spiro-OMeTAD空穴传输层的钙钛矿太阳能电池取得了18.02%的能量转换效率，大幅超过基于无铜盐掺杂Spiro-OMeTAD的14.84%。更为重要的是，通过铜盐掺杂抑制了Spiro-OMeTAD薄膜的聚集和晶化，减缓了氧气和水分通过Spiro-OMeTAD薄膜中的针孔和空洞对钙钛矿功能层的侵蚀，使得钙钛矿太阳能电池的稳定性得到大幅提高。通过与上海应用物理研究所高兴宇研究员、杨迎国博士合作，利用上海光源衍射线站GIXRD进一步验证了铜盐掺杂在提高钙钛矿太阳能电池的稳定性方面发挥了重要角色。

这一研究成果发表于《Advanced Energy Materials》上。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201601156/abstract

原文：Copper Salts Doped Spiro-OMeTAD for High-Performance Perovskite Solar Cells

Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201601156

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