Small Methods:无机空穴传输材料在钙钛矿太阳能电池中的最新研究进展

有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型高效率、低成本太阳能电池在全世界范围内被广泛关注。在短短几年时间里,钙钛矿电池的光电转换效率从2009年的3.8%迅速攀升到超过22%,已接近商业化的硅基太阳能电池的效率。进一步降低生产成本和提高器件的长时间稳定性是钙钛矿太阳能电池大规模应用亟待解决的关键科学问题。

空穴传输层对于取得高效率的钙钛矿太阳能电池是必不可少的关键组成部分。目前,有机小分子2, 2’, 7, 7’-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9’-spirobifluorene (spiro-OMeTAD)和导电聚合物poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonic acid) (PEDOT: PSS)是应用最为广泛的空穴传输材料。有机空穴传输材料的合成通常比较复杂,导致生产成本比较高。此外,有机空穴传输中掺杂剂的引入会影响器件的长时间稳定性。因此,昂贵的价格和不稳定因素制约着有机空穴传输材料将来大规模的应用。

无机p–型半导体材料具有诸多优良的性质,包括合适的能级,宽带隙宽度,高空穴迁移率和高稳定性等。同时,无机p–型半导体材料的制备相当简便,因此生产成本非常低廉。这些优异的性能使得无机p–型半导体材料是钙钛矿太阳能电池合适的空穴传输材料的候选者。近日,大连理工大学的于泽副教授和孙立成教授在发表在Small Methods的综述文章“Inorganic Hole-Transporting Materials for Perovskite Solar Cells”中全面地总结了目前钙钛矿太阳能电池中无机空穴传输材料的发展现状,包括不同无机p–型半导体材料的制备方法以及在不同结构钙钛矿电池中的性能。在总结现阶段研究的优点和不足基础上,对未来进一步提升含有无机空穴传输材料的钙钛矿电池效率进行了探讨和前瞻性的分析。

该综述文章发表在Small Methods (DOI: 10.1002/smtd.201700280)上。

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