在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSCs)中,spiro-OMeTAD是最關(guān)鍵的空穴傳輸層(HTL)材料,其形貌結構和光電性質(zhì)顯著(zhù)影響著(zhù)太陽(yáng)能電池的空穴傳輸和收集能力,也對外界環(huán)境中的水氧向鈣鈦礦活性層滲透起著(zhù)重要的阻擋作用,因此,spiro-OMeTAD對電池的效率和穩定性起著(zhù)重要作用。為了提高spiro-OMeTAD的電荷輸運能力,通常需要摻雜雙三氟甲磺酰亞胺鋰(Li-TFSI)以介導氧氣與spiro-OMeTAD之間的反應產(chǎn)生更多的spiro-OMeTAD?+TFSI–自由基。但這種傳統的摻雜方法摻雜效率低,過(guò)量的Li-TFSI會(huì )殘留在spiro-OMeTAD薄膜中,導致薄膜形貌致密性和平整度以及薄膜的長(cháng)期導電性變差;其次,氧化反應時(shí)長(cháng)依賴(lài)于環(huán)境條件,通常需要10-24小時(shí)的時(shí)間才能達到合適的電導率和功函數,嚴重阻礙了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化發(fā)展。
鑒于此,研究人員開(kāi)發(fā)了一種可行的納米材料調控氧化策略,利用SnSO納米材料在前體溶液中將spiro-OMeTAD預氧化為spiro-OMeTAD?+TFSI–自由基以提高HTM的電導率、優(yōu)化與鈣鈦礦的能級位置,獲得了24.5%的光電轉換效率。此外,研究發(fā)現SnSO納米材料調控的spiro-OMeTAD HTL具有無(wú)針孔、均勻、光滑的形貌,即使在高溫高濕條件下,其性能和形貌仍然相當穩定。另外,該氧化過(guò)程時(shí)間非常短(1-2小時(shí)),有利于提升電池的商業(yè)化制備效率。該研究為進(jìn)一步提升PSCs的效率和穩定性提供了有效的策略,對推動(dòng)PSCs商業(yè)化具有重要意義。