AFM综述：具有p-i-n结构的常规有机太阳能电池空穴传输层的最新进展

第一作者：张旭宁, 李彦勋，Saud-us Zafar

通讯作者：张渊，周惠琼，张弘

单位：北京航空航天大学，河北大学，国家纳米科学中心大学

内容简介：

近期得益于材料和器件工程的发展，有机太阳能电池(OSCs)的功率转换效率(PCE)得到了快速提高。多个研究课题组报道了PCE超过19%的单结OSCs。为了进一步提升OSCs的PCE，除了集中关注新型OSC活性材料的设计之外，用于提供界面电荷传输和收集功能的界面层的缓冲层材料对于PCE的优化同样至关重要。

然而与电子传输层(ETL)相比，空穴传输层(HTL)受到的关注较少，并且至今仍然由商业化材料聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)主导，这局限了OSCs的PCE和器件稳定性的进一步发展。因此，本文作者综述了HTL材料在OSCs应用中的最新进展，其中包括PEDOT:PSS的改性以及高分子聚合物材料、无机氧化物材料等在OSCs中作为HTL的应用。同时，本综述也对当前在OSCs领域的可能性和挑战进行了总结及展望。

在这篇综述中，作者重点讨论了具有常规结构P-i-N型OSCs的HTLs的应用。主要原因：1) P-i-N结构是OSCs开发过程中的原型器件结构，迄今为止在实验室的器件制造中被广泛试用。2) 埋底HTL可以对有机光吸收层的形貌进行调节作用，为形貌控制提供了额外的处理方式。因此作者认为对P-i-N结构的OSCs的HTL开发更值得关注。3) 对于OSCs的实际应用，需要低成本和大面积的器件。为此，可溶液处理的界面材料有利于降低制造成本，并且适用于制造具有P-i-N结构的OSCs。（N–i–P结构OSCs, HTL通常是通过在光活性层上热蒸汽沉积金属氧化物来实现，不利于大规模生产）

作者较为深入的总结归纳了PEDOT:PSS及改性PEDOT:PSS、共轭聚电解质、共轭微孔聚合物、氧化石墨烯及其衍生物、过渡金属氧化物等等材料在P-I-N型OSCs中作为HTL的应用，为OSCs新型HTL材料发展，以及器件性能的提升，产业化的发展起到积极作用。

论文信息：

题目：

Recent Progress in Hole-Transporting Layers of Conventional Organic Solar Cells with p–i–n Structure

作者：Xuning Zhang, Hong Zhang, Yanxun Li, Saud-uz Zafar, Shuo Yang, Jianhui Chen, Huiqiong Zhou, Yuan Zhang

DOI:10.1002/adfm.202205398

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202205398

作者简介

张旭宁河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息与材料重点实验室副研究员。2021年于北京航空航天大学化学学院获工学博士学位。目前主要从事晶体硅太阳电池低维材料界面钝化机制、有机太阳能电池电荷传输特性以及钙钛矿太阳能电池晶体调控等方面的科学研究。

张弘国家纳米科学中心（NCNST）副教授。2016年于德国埃尔兰根-纽伦堡大学获得博士学位。2016年在美国国家可再生能源实验室（NREL）担任访问研究员。2017年-2019年在新加坡国立大学（NUS）任研究员。目前从事光电器件的纳米材料工程以及太阳能转换和传感器件研发工作。

李彦勋2017年获得中国石油大学学士学位。于2022年在国家纳米科学中心获得博士学位，师从周惠琼研究员。目前研究重点是有机太阳能电池的界面修饰。

Saud uz Zafar2022年于中国科学院大学（UCAS）国家纳米科学中心（NCNST）获得纳米科学与技术博士学位，师从周惠琼研究员。目前研究重点是OSCs的界面修饰以及OSCs的器件稳定性研究。

杨朔2015年于北京化工大学获得高分子科学学士学位，2018年于中国科学院大学（UCAS）国家纳米科学中心（NCNST）硕士学位。2019年加入北京天润膜科技有限公司，目前研究方向为离子交换膜开发与应用。

陈剑辉河北大学物理科学与技术学院教师，副研究员，校聘教授，光学工程学科硕士生导师，河北省杰出/优秀青年基金、河北省“三三三人才工程”和教育厅青年拔尖人才等项目获得者，河北大学校内人才培养特殊支持计划—坤舆青年学者。先后就职于英利集团光伏材料与技术国家重点实验室、荷兰国家能源研究所(ECN)、中国科学院微电子研究所、德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)纳米技术研究所等国内外知名研究机构和光伏企业，长期从事光伏材料与器件的研究工作。目前主要研究方向为有机钝化接触硅太阳能电池、低维/有机复合材料和有机-无机杂化界面存储器等。

周惠琼国家纳米科学中心（NCNST）研究员。2010年-2014年在加州大学圣地亚哥分校的诺贝尔奖获得者Alan J. Heeger教授组，从事博士后研究。目前发表SCI论文100余篇。曾获中国科学院“十大青年科学家计划”（2015年）、国家优秀青年学者科学基金（2019年）等荣誉称号。目前，担任Solar RRL和ChemNanoMat的编委工作。主要研究方向为有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。

张渊北京航空航天大学教授。于2010年在荷兰格罗宁根大学获得博士学位，师从Paul. W. M. Blom教授。2011年-2015年曾在加州大学圣巴巴拉分校聚合物和有机固体中心（CPOS）从事博士后研究。目前主要从事有机半导体和卤化物钙钛矿材料的光伏电池器件以及材料物理性质研究。

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