在对界面材料、钙钛矿因素和器件结构进行了无数优化之后，单结钙钛矿太阳能电板 (PSC) 的功率调动完结 (PCE) 已跨越 25%。在单片硅基串联太阳能电板中，带隙可调的钙钛矿半导体也收尾了大于 30% 的高完结。为了栽种掺杂完结，东说念主们进行了多样尝试，通过合理打算取代的离子掺杂剂，如金属盐、解放基阳离子和路易斯酸。然则，这些添加剂仍然会对薄膜的踏实性产生不利影响，其在 PSC 中的性能仍然过时于 LiTFSI。为了幸免掺杂有机薄膜中出现相永别时势，掺杂先行者体中应严格拔除离子和蒸发性物资，以收尾令东说念主酣畅的组分相容性，而分子掺杂不错收尾这少量。率先，摈斥离子掺杂成心于舒缓迁徙引起的结构变形，扼制 HTL 的电性能退化。其次，分子夹杂物中因素的高度均匀性成心于器件中的电荷传输和网络。第三，有机材料的疏水性成心于疑望水分干与，从而栽种 HTL 阻隔保护的有用性。在以往的讨论中，东说念主们在真空和溶液科罚 HTL 中探索了多样基于四氰基二甲烷（TCNQ）繁衍物的分子掺杂剂，如 F4TCNQ、F6TCNQ等。然则，这些掺杂剂大多浮现出近似的局限性2024年葡京娱乐体育，即器件完结较低（<20%），这是为赢得器件寿命而作念出的量度。天然依然成立出一些用于 PSC 的无掺杂 HTM，但它们大多遭受材料本钱高或器件性能不睬念念的问题。因此，要紧需要从根底上了解分子掺杂的机理，并优化掺杂成立，以赢得高效踏实的 HTL。

来自厦门大学的学者策略性地引入了一种简便有用的分子植入接济序贯掺杂（MISD）口头，以转换有机薄膜的空间掺杂均匀性，并制造出全蒸发的斯派罗-OMeTAD 层，从而收尾无相永别的 HTL，同期具有高分子密度、均匀的掺杂因素和优异的光电特质。由此产生的基于 MISD 的器件达到了创记录的 23.4% 功率调动完结 (PCE)，在总共遴荐蒸发 HTL 的 PSC 中达到了最高值。同期，未封装器件的踏实性也大大栽种，在空气中责任 5200 小时，在光照下以最大功率点责任 3000 小时，仍能保握 90% 以上的运行 PCE。关联著作以“Sequential Molecule-Doped Hole Conductor to Achieve >23% Perovskite Solar Cells with 3000-Hour Operational Stability”标题发表在Advanced Materials。

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https://doi.org/10.1002/adma.2023036922024年葡京娱乐体育

图 1. A) 螺-OMeTAD、LiTFSI 和 tBP的化学结构。带有离子掺杂的溶液法螺-OMeTAD 的缺陷。B)遴荐不同真空千里积技能制造 HTL 的经由，包括适度、SD 和 MISD。C) 欺诈 MISD 技能蒸发 HTL 的竣工器件图像，以及适度、SD 和 MISD 薄膜中的掺杂机制表示图。

图 2. 基于 A) 对照组、B) SD 和 C) MISD 的不同 HTL 的傅立叶变换红外图谱。D) 对照组、标清组和基于 MISD 的 HTL 的傅立叶变换红外光谱。E) 对照组、标清组和基于 MISD 的HTL 的紫外-可见经受光谱。F) 从 UPS 索求的不同蚀刻深度薄膜的 HOMO 值。G) 基于 SD 和 MISD HTL 的钙钛矿薄膜的 TOF-SIMS 深度弧线。H) 不同刻蚀深度的 SD 和基于 MISD 的 HTL 中 F 散布的相应 TOF-SIMS 层析图。

图 3. 基于 A) 对照组、B) SD 和 C) MISD 的不同 HTL 的钙钛矿薄膜的 C-AFM 图像2024年葡京娱乐体育。D) 基于适度、SD 和 MISD 的 HTL 的名义电位弧线。E) 适度型和基于 MISD 的 HTL 的空穴迁徙率随温度变化的 ln(μ0) 与 T-2 表示体式。G)在 ITO 上涂覆 0-0.2 mmol mL-1FAI 溶液后的对照型、H) MISD 型和 I) SP 型 HTL 的电导率变化（插图：不同 FAI 浓度 HTL 的 I-V 弧线）。

图 4. 基于 A) SP 和 C) MISD 的老化HTL 的 SKPM 完结。B) SP 和 D) MISD 薄膜的名义电位弧线。基于 E) 老化 SP 和 G) 老化 MISD 的 HTL 的 C-AFM 完结。F) 老化的 SP 和 H) 老化的 MISD 薄膜的名义电导率弧线。银负极和 HTL 在 80% 相对湿度的环境条款下搁置 1500 小时后的扫描电镜图像：I) 基于 SP 的器件中的银负极；J) 基于SP 的器件中的 HTL；K) 基于 MISD 的器件中的银负极；L) 基于MISD 的器件中的 HTL。M) SP 和 N) MISD 器件的银负极和 HTL 在 80 ℃ 热退火 2 小时后的扫描电镜图像。O) SP 和 P) MISD 柔性器件中的 HTL 在盘曲 1000 次后的扫描电镜图像。

图 5. A) ITO/SnO2/perovskite/Spiro-OMeTAD/F4TCNQ /Au 器件结构。B) 遴荐不同 HTL 的器件的光伏性能比拟。C) 基于 FA0.9MA0.03Cs0.07PbBr0.24I2.76钙钛矿的不同 HTL 的优化器件的 J-V 特质。D) 基于 Rb0.05FA0.95PbI3钙钛矿的不同 HTL 的优化器件的 J-V 特质。E) 基于 Rb0.05FA0.95PbI3钙钛矿的不同 HTL 器件的光伏性能比拟。F) 基于蒸发 HTL 的器件的代表性 PCE 统计数据。G) 基于柔性衬底的不同 HTL 的优化器件的 J-V 特质。(插图：基于不同HTL 的器件的 PCE 直方图以及基于柔性衬底的 MISD 器件像片）。H) 基于不同 HTL 的器件在空气条款下存储的平均 PCE 演变。

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图 6. A) 基于不同 HTL 的器件在光浸泡经由中 PCE 的变化。B) 基于 SP 和 MISD 的未封装器件在相对湿度≈80% 的环境条款下储存的恒久踏实性（注：PCE 代表光浸泡后的踏实完结）。C) 基于 SP、Control 和 MISD 的未封装器件在相对湿度≈30% 的干燥柜中储存的恒久踏实性（注：PCE 代表光浸泡后的踏实完结）。D) 基于 SP 和 MISD 的未封装器件在氮气环境中 LED 照明下的恒久运行踏实性。踏实性测试中使用的包光体因素基于 FA0.9MA0.03Cs0.07PbI2.76Br0.24。

本讨论成立了一种便捷的 MISD 口头，用于热千里积基于 Spiro-OMeTAD 的 HTL。MISD 工艺能在夹杂薄膜中赢得高度均匀的掺杂，从而有用栽种薄膜的导电性、能级陈设和不凡的薄膜踏实性。因此，基于 MISD 的器件收尾了 23.4% 的创记录 PCE，这是现在已报说念的使用总共蒸发 HTL 的 PSC 的最高 PCE。此外，MISD成心于摈斥后氧化和光浸泡经由，从而大大栽种了器件的踏实性和可靠性。咱们的讨论完结为分子掺杂机制提供了新的视力，并为制造高效踏实的有机 HTL 提供了一种便捷的掺杂口头。（文：SSC）

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