分子掺杂是降低钙钛矿缺陷密度和提高钙钛矿太阳能电池界面电荷提取的一种重要方法。基于此，青岛科技大学化学院周忠敏、文丽荣教授团队和青岛能源所逄淑平研究员课题组开展合作研究，开发了一种在钙钛矿材料中掺杂有机小分子的新型策略，这种有机分子表现为三元稠环结构，能够与钙钛矿材料中配位不饱和的Pb2+位点之间产生非常强的π-Pb2+分子间相互作用。作者通过DFT计算验证，这种相互作用能够有效的降低钙钛矿材料中的缺陷浓度，抑制非辐射复合，改善太阳能电池性能。
这种π-Pb2+之间的相互作用增强界面电位，因此掺杂能够导致钙钛矿的功函降低，促进空穴向空穴传输层中的转移效率。因此，修饰有机分子的器件实现了21.14 %的电池效率，而且有效的降低回滞效应（回滞效应为0.3 %，对比电池的回滞效应达到9.9 %）。修饰有机分子的器件正扫/反扫的效率分别为21.41 %和21.34 %；对比未修饰有机分子的器件正扫/反扫的效率分别为20.22 %和18.22 %。此外研究了器件的稳定性，暴露在相对湿度(RH)约20 %的空气中，掺杂的器件在存储1300小时后仍大约保留初始光电转换效率的94 %，而未掺杂的器件在相同条件下只保持了原光电转换效率的87%。持续光照下，掺杂的器件封装后260h性能没有衰减，而控制器件封装后持续250h性能降为原来的60%，衰减明显。
有机小分子PDPII改善器件性能，使器件具有可忽略的滞后性和更高的稳定性，这种三环核掺杂策略为设计新的有机材料以提高器件性能提供了一个新的视角。该成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition，DOI:10.1002/anie.202102096。
来源：青岛科技大学
论文信息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202102096
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