Joule：氧化還原介導的Spiro-OMeTAD固態摻雜用于高效穩定鈣鈦礦光伏器件

高效n-i-p鈣鈦礦太陽能電池通常依賴于摻雜的Spiro-OMeTAD作為空穴傳輸層。然而，傳統摻雜劑（如叔丁基吡啶和雙三氟甲磺酰亞胺鋰）會引發能級無序和形貌退化，制約了技術發展。

本研究中國科學院逄淑平、南京理工大學徐波、廈門大學楊麗和張金寶等人提出了一種氧化還原介導的納米尺度固態摻雜策略，利用多功能CuInS?/ZnS量子點提升空穴傳輸層的性能和運行穩定性。CISQD中的Cu2?/Cu?氧化還原活性中心促進Spiro-OMeTAD?陽離子的形成，從而提升電荷收集效率；同時，ZnS殼層上的未配位硫位點可作為離子陷阱，有效固定Li?離子，進一步增強空穴傳輸層的結構穩定性。

基于這一非揮發性固態摻雜策略，無tBP器件實現了26.34%的認證能量轉換效率，并展現出卓越的運行可靠性：在連續1個太陽光照2000小時后仍保持初始性能的90%以上。本研究為光電器件中有機材料的可靠摻雜提供了通用方法。

研究亮點：

1. 創新性引入APCNs作為多功能支架：利用其納米相分離結構，成功將親水性下轉換發光團與疏水性PM6:Y6體異質結在空間上隔離，解決了材料不相容和能級不匹配問題。

2. 實現高效下轉換與分子堆疊調控雙重功能：DCM發光團不僅通過能量轉移將紫外-藍光轉換為BHJ可吸收的光子，提升光電流，其平面分子結構還增強了Y6受體的π-π堆疊，改善電荷傳輸。

3. 提出普適性器件設計新范式：APCNs作為“支架中心”設計范式，可兼容多種功能性添加劑，為下一代光電器件（尤其是有機光伏）的材料集成與性能優化提供了新思路。

Redox-mediated solid-state doping of Spiro-OMeTAD for efficient and robust perovskite photovoltaics

Author: Cuiping Zhang,Li Yang,Yufan Wu,Kun Wei,Dachang Liu,Jianfei Hu,Wanhai Wang,Shuping Pang,Bo Xu,Jinbao Zhang

Publication: Joule

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125003988

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