新型掺杂剂显著提升钙钛矿型太阳能电池效率

双氟磺酰亚胺锂盐（Li-TFSI）通常被用作一种有效的掺杂剂，以改善最先进的“n–i–p结构”钙钛矿型太阳能电池（PSC）中螺氧甲胺的导电性和空穴迁移率。然而，由于锂离子（Li+）的超吸湿性和迁移性，这种掺杂会严重导致器件不稳定。

近日，德国亥姆霍兹埃尔朗根-纽伦堡可再生能源研究所(HIERN)李宁（注：音译）和中国电子科技大学电子科学与工程学院教授贾春阳联合团队提出了一种新型掺杂剂，有望使钙钛矿型太阳能电池的转换效率和稳定性显著提升。相关成果发表在《材料化学》上。

在本研究中，联合团队提出了一种具有疏水性和高迁移阻隔性的掺杂剂——氟化Fe-Cl（F20TPP），作为螺环中Li-TFSI的潜在替代物。优化后的PSC功率转换效率最高可达21.53%，稳定效率超过21%。

此外，使用新型的掺杂剂后，PSC的长期稳定性显著提高，在经过太阳辐照度为100毫瓦/平方厘米的白光发光二极管连续照明900小时后，该器件仍保持其初始效率的84%；在无封装的环境中，即便在50天后，PSC仍保持其初始效率的89%。

联合团队相信，这项工作通过结合模拟和实验研究，解决了Li-TFSI基钙钛矿型太阳能电池中的内在和外在不稳定性的基本问题。本研究开发的新型掺杂剂可有效满足未来光伏应用的需求，具有良好的效率和器件稳定性。（郑金武）

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c02920