李韦伟最新ACS调控MoOx的n型掺杂，实现厚度不敏感的HTL高效OSCs

主要内容

开发可溶液法制备、厚度不敏感的空穴传输层（HTL），仍是有机太阳能电池（OSC）可规模化制备面临的核心挑战。北京化工大学李韦伟和陈巧梅等人以邻苯二酚（CT）、间苯二酚（RS）、对苯二酚（HQ）三种苯二酚同分异构体为温和还原剂，开发出简易可规模化的掺杂策略，成功合成高导电性氧化钼（MoOx）HTL，有效解决了OSC用溶液法制备MoOxHTL时存在的导电性低、厚度耐受性差两大核心难题，并系统探究了还原剂分子结构、HTL功能特性与OSC器件最终性能之间的构-效-性能关联规律。

系统表征结果显示，三种还原剂的还原能力呈现明确层级关系（HQ＞CT＞RS），这一规律与其分子结构特征高度契合：羟基取代位直接决定其氧化还原电势与给电子能力，进而形成上述还原能力与掺杂效果的层级差异。其中，HQ为最优改性剂，可将MoOx中的Mo⁶⁺充分还原为Mo⁵⁺，在显著提升电导率的同时，有效保留MoOx的高功函特性（避免能级失配），并维持优异的光学透明性与平整的表面形貌；相比之下，CT与RS对MoOx性能的提升效果十分有限。

将该改性HTL应用于器件制备后，基于5%HQ改性MoOxHTL的OSC表现出优异性能，显著优于以PEDOT:PSS为基准HTL、未改性MoOx及CT/RS掺杂MoOx的器件：以PM6:L8-BO为活性层的器件光电转换效率（PCE）达18.52%，而D18:L8-BO:BTP-eC9三元活性层体系的器件PCE高达19.80%，创下目前已报道的溶液法制备MoOxHTL单结OSC的最高效率纪录。此外，该改性HTL还具备优异的热稳定性与突出的厚度不敏感性：即便HTL厚度增至150nm，器件仍能保留82%以上的峰值效率，而相同条件下未改性MoOx基器件的效率则急剧衰减至0.72%。

综上，李韦伟和陈巧梅等人的研究不仅明确阐释了苯二酚还原剂分子结构、MoOxHTL性能与OSC器件效率之间的内在关联机制，验证了利用低成本苯二酚同分异构体优化MoOxHTL的可行性，还阐明了分子结构在调控掺杂效率与HTL性能中的关键作用。所开发的5%HQ:MoOxHTL可作为PEDOT:PSS的理想替代材料，是一种可规模化制备、性能稳定的HTL平台，为高效厚度耐受型OSC及下一代高效稳定OSC的规模化制备，提供了重要技术支撑与切实可行的实现路径。

文献信息

HydroquinoneIsomer-Directedn-DopingModulationofMoOxEnablesThickness-InsensitiveHoleTransportLayersforHigh-EfficiencyOrganicSolarCells

HuiHuang，QiaomeiChen，ErqinGuo，HaishengFang，ZhouZhang，ZihaoGao，WeiweiLi

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5c22125