第一作者：Mingyu Jeong
通訊作者：Changduk Yang、Dong Suk Kim、 Sang Kyu Kwak
通訊單位：UNIST、韓國(guó)能源研究所
本文要點(diǎn)：
1. 發(fā)展了兩種疏水Spiro-OMeTAD氟化空穴傳輸材料
2. 實(shí)現(xiàn)了在潮濕環(huán)境中24.8%高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
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鈣鈦礦太陽(yáng)能電池目前商業(yè)化面臨的最大問(wèn)題之一，就是潮濕環(huán)境導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。Spiro-OMeTAD是鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的經(jīng)典款空穴傳輸材料，要保持其高效率運(yùn)行，需要使用一些摻雜劑。不幸的是，這些特殊的摻雜劑往往容易吸潮，從而導(dǎo)致器件穩(wěn)定性降低。
有鑒于此，Changduk Yang、Dong Suk Kim和Sang Kyu Kwak等人發(fā)展了新型的疏水Spiro-OMeTAD氟化空穴傳輸材料，在潮濕環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了24.8%高效率鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
圖1. HTMs光學(xué)和電化學(xué)特征以及DFT計(jì)算
策略
考慮到氟化能使共軛材料具有能級(jí)，疏水性和非共價(jià)相互作用的優(yōu)點(diǎn)，研究人員開(kāi)發(fā)了兩種常規(guī)空穴傳輸材料（HTM）Spiro-OMeTAD的氟化異構(gòu)體，并將其用作PSC中的HTM。合成的Spiro-OMeTAD疏水氟化空穴傳輸材料具有良好的電子態(tài)遷移能力，可用于空穴提取，并用于制造鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。
圖2. 光伏性能
性能
實(shí)驗(yàn)表明，所制造的PSC具有高達(dá)24.82％的高效率（經(jīng)證明僅有0.3 V電壓損耗，認(rèn)證效率為24.64％），開(kāi)路電壓接近Shockley-Queisser極限。
值得一提的是，在50％的相對(duì)濕度下，沒(méi)有封裝的鈣鈦礦電池運(yùn)行500小時(shí)后效率保持87％。在大面積電池中，也可以達(dá)到22.31％的效率。
圖3. 長(zhǎng)期穩(wěn)定性和疏水性
總之，這項(xiàng)研究為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性提供了新的方案，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化起到了重要推動(dòng)作用！
參考文獻(xiàn)：
Mingyu Jeong et al. Stable perovskite solar cells with efficiency exceeding 24.8% and 0.3-V voltage loss. Science 2020, 369, 1615-1620
https://science.sciencemag.org/content/369/6511/1615
