AFM：新型聚合物让量子点太阳能电池效率突破13.7%，湿度再高也不怕！

尽管共轭聚合物（CPs）已被广泛研究作为光电器件（包括胶体量子点（CQD）光伏）中的空穴传输层（HTLs），但其稳定性常受掺杂剂诱导扩散至下层光活性区域的限制。

为解决这一问题，韩国科学技术研究院Byung Joon Moon、亚洲大学Junwoo Lee和大邱庆北科学技术院Jongmin Choi等人设计了一种离子-电子型共轭聚合物PBTBDF-TEC，该聚合物由苯并二呋喃和四乙二醇（TEC）取代的呋喃单元组成。PBTBDF-TEC通过TEC侧链对锂离子的螯合作用，有效限制了双（三氟甲磺酰基）酰亚胺锂（LiTFSI）掺杂剂的迁移。这种配位作用还减小了（010）π–π堆积距离，通过缓解空间位阻促进了空穴传输。因此，采用LiTFSI掺杂的PBTBDF-TEC的CQD太阳能电池实现了13.7%的功率转换效率（PCE），高于未掺杂器件的11.8%。此外，锂螯合作用固定了水分子，减缓了湿气侵入。

结果显示，掺杂器件在高湿度（85%~95% RH）条件下24小时后仍保持初始PCE的90%以上，而未掺杂器件则出现显著性能下降。

文章亮点：

1. 掺杂剂螯合设计：新型共轭聚合物PBTBDF-TEG通过TEG侧链有效螯合LiTFSI中的Li⁺，抑制掺杂剂向光活性层扩散，提升器件稳定性。

2. 结构优化与性能提升：Li⁺螯合使π–π堆积距离缩短，聚合物结晶度提高，空穴迁移率显著增强，器件效率从11.8%提升至13.7%。

3. 湿度稳定性突破：Li⁺-TEG配位强效结合水分子，减缓湿气渗透，器件在超高湿度（85%~95% RH）下24小时内仍保持90%以上初始效率。

H. R. You, D. H. Lee, S.-K. Kim, et al. “ Dopant-Chelating Polymeric Hole Transporting Material for Efficient and Humidity-Stable Quantum Dot Photovoltaics.” Adv. Funct. Mater. (2025): e14808.

https://doi.org/10.1002/adfm.202514808

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