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北京化工大学李韦伟课题组Angew：低温溶液加工钴-镧空穴传输层实现二元有机太阳能电池18.82%的高效率及稳定性导语：近年来，得益于有机半导体新材料开发，形貌以及器件工艺优化，单节有机太阳能电池（OSCs）的光电转换效率已经超过了19%。进一步提高OSCs的光电转换效率（PCE），除设计高性能光活性层材料外，开发高效选择性提取、传输载流子的界面层同样至关重要。 更多光电前沿资讯和材料，可关注微信公众号“有机光电前沿”与“知研光电材料”。文中所涉及众多材料知研均有销售，详情请联系客服。北京化工大学李韦伟课题组Angew：低温溶液加工钴-镧空穴传输层实现二元有机太阳能电池18.82%的高效率及稳定性 文献直通车请点击链接。如需文献PDF，可直接联系知研客服获取。 北化工李韦伟团队Angew:具有悬垂近红外受体的双缆共轭聚合物用于构建单组分有机太阳能电池 北化工李韦伟团队Solar RRL:基于双缆共轭聚合物的高性能室内有机太阳能电池 华南理工段春晖课题组Mater. Horiz.：用真正的绿色溶剂制备高效有机太阳电池 Changduk Yang&张有地Nano Energy：基于AA/BB单体对三元聚合提高聚合物太阳能电池性能 浙大李昌治团队Angew：基于不对称氯取代的非稠环电子受体构建高效稳定有机太阳电池 1.前言回顾 近年来，得益于有机半导体新材料开发，形貌以及器件工艺优化，单节有机太阳能电池（OSCs）的光电转换效率已经超过了19%。进一步提高OSCs的光电转换效率（PCE），除设计高性能光活性层材料外，开发高效选择性提取、传输载流子的界面层同样至关重要。 与电子传输层相比，空穴传输层的研究相对滞后。目前，聚（3,4-乙烯二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）和氧化钼（MoO3）依然是有机太阳能电池器件空穴传输层的主流材料。然而PEDOT:PSS本身所具有的酸性和吸湿性严重影响器件稳定性，MoO3制备所采用的高真空蒸镀制约了其大面积商业化应用。因此，开发可大面积溶液制备、高光电性能、稳定的空穴传输层材料，对实现OSCs的商业化应用具有重要意义。
图1.基于Co-La HTL制备示意图 2.文献简介 基于上述的挑战，近日，北京化工大学李韦伟教授研究团队开发了一种简单而绿色的方法制备溶液处理基于钴镧（Co-La）的无机HTL材料，并将其应用于高效OSCs之中。研究人员采用六水合硝酸钴（Co2+）和六水合硝酸镧（La3+）的异丙醇前体溶液，加入少量过氧化氢（H2O2），在80°C下进行热处理，简单地制备了含有不同La含量（从0%到100%摩尔比）的Co-La HTL。H2O2用作氧化剂可以将Co2+部分转化为Co3+，而La是一种丰富且环保的稀土金属，具有富电子的外壳结构，现已被广泛用于掺杂半导体材料以改变其光电性能。
图2.Co-La复合无机空穴传输层的性能表征 研究发现，H2O2和La协同作用可以有效改善相关OSCs器件的光伏性能。基于Co-La0% HTL 的OSCs器件最佳PCE仅为16.81%，而随着La含量的添加，器件性能显著提高。基于Co-La50% HTL的器件获得了18.82%的最佳PCE，是二元器件性能最高值之一，其开路电压（VOC）为0.886 V，短路电流密度（JSC）为26.64 mA cm-2，填充系数（FF）为79.65%，远高于基于PEDOT:PSS的器件（18.03%）。与基于PEDOT:PSS的器件相比，基于Co-La50%的器件在不同条件下（如在充满氮气的手套箱中储存、环境湿度和连续照明）均表现出优异的长期稳定性。此外，当Co-La50% HTL被用于其它常用的非富勒烯体系中，例如PM6:BTP-BO-4Cl和PM6:IT-4F时，OSCs器件也表现出比基于PEDOT:PSS器件更高的PCE。这些结果证明，低温溶液处理的Co-La HTL可以有效替代PEDOT:PSS，并加速OSCs向大规模商业应用的方向发展。
图3.不同器件的光伏性能比较 3.文献总结 综上，这项工作开发了一种新型高效HTL材料，有助于获得更高效率的OSCs器件。相关研究成果最新发表于顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上，题为“Co-La-Based Hole-Transporting Layers for Binary Organic Solar Cells with 18.82% Efficiency”。北京化工大学博士研究生张广聪为论文第一作者，李韦伟教授和陈巧梅副教授为共同通讯作者，本研究得到了国家自然科学基金，北京市自然科学基金、江西省自然科学基金、江西省科学院赵朝委副研究员和清华大学危岩教授等的支持。 本文关键词：有机太阳能电池，空穴传输层，PEDOT:PSS，稳定性。 4.材料推荐
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