双空穴传输层通过钴盐表面自组装分子的聚集控制提高OPV效率

在四川大学，彭强教授与徐小鹏教授领导的团队深入探索了有机太阳能电池（OSCs）性能提升的关键途径，特别聚焦于异质结界面在电荷载流子传输中的核心作用。尽管界面工程的重要性不言而喻，但在微结构和纳米形貌优化方面的研究进展，相较于光活性层的研究，仍存在一定的滞后。

为了克服这一挑战，彭强教授与徐小鹏教授团队提出了一种创新的策略，旨在精确控制用作OSCs空穴传输层（HTL）的醇溶性Me-4PACz（4P）的自组装过程。他们通过巧妙的铜掺杂和紫外臭氧（UVO）处理，对无机钴盐的表面结构进行了有效改性，成功获得了具有更高Co3+/Co2+比率和丰富羟基的光滑表面。这种精细的设计不仅微调了自组装分子的排列方式，还促使形貌从无序的球形聚集体转变为有序的蠕虫状结构。

此外，该团队还致力于优化电气和光学性能，通过钝化表面缺陷和增强有机溶剂的润湿性，显著提高了空穴提取效率，并有效减少了界面电荷载流子的复合损失。因此，采用Cu-Co/4P作为HTL的OSC展现出了卓越的光电转换效率，高达20.42%（认证效率为20.20%），这一数值刷新了单结OSCs的认证效率记录。

Cu-Co/4P HTL因其出色的普遍适用性和稳定性，成为了广泛应用的潜在优选材料。彭强教授与徐小鹏教授团队的这一研究成果，不仅为进一步提升OSCs的性能提供了宝贵的指导，还充分展示了通过调节埋置无机HTL和顶部自组装单层（SAM）HTL的结构及聚集纳米形貌，可以显著提升OSCs器件性能的巨大潜力。

具体而言，他们的方法通过铜掺杂和UVO处理，显著改善了无机HTL的薄膜质量，并成功调节了SAMs的聚集行为，形成了均匀的蠕虫状纳米形貌。这种形貌进一步钝化了表面缺陷，提高了功函数（WF），并通过优化表面能，实现了活性层和阳极之间的强欧姆接触。这促进了载流子的有效分离和提取，并有效抑制了陷阱辅助的电荷复合过程。

综上所述，彭强教授与徐小鹏教授团队在有机-无机双层HTL以及表面微结构和聚集纳米形貌调节方面取得了突破性进展，为进一步提高OSCs的性能提供了新的思路和理论支持。

文献信息：

Double Hole Transport Layers Enable 20.42% Efficiency Organic Solar Cells by Aggregation Control of Self-Assembled Molecules on Cobalt Salt Surfaces

Xingjian Dai, Yingfeng Li, Hongjia Li, Weiling Zhou, Xiaopeng Xu, Min Deng, Chentong Liao, Qiang Peng

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202411457