多巴胺官能团钝化高效钙钛矿太阳电池

有机无机钙钛矿太阳电池因其优异的物理性质自2009年以来备受科学家瞩目，短短几年时间效率已达到22.7%，可与硅电池的效率相媲美。倒装结构钙钛矿太阳电池的空穴传输层一般由PEDOT:PSS构成，PEDOT:PSS由于本身能级和易吸水使得电池的效率和稳定性降低。为解决这一问题，行之有效的办法是对PEDOT:PSS进行改良，加入特定功能性官能团改善PEDOT:PSS的性能。

图1. 多巴胺官能团钝化高效钙钛矿太阳电池性能及相应钝化机理

近期，华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室叶轩立教授研究组提出利用多巴胺官能团改善PEDOT:PSS的性能，提高倒装钙钛矿太阳电池的效率。多巴胺掺杂的PEDOT:PSS可以提高钙钛矿薄膜的质量和电荷复合动力（图1）。多巴胺掺杂的PEDOT:PSS可以提高空穴传输层的功函数，增加钙钛矿薄膜的结晶度，多巴胺中的氨基和羟基官能团会和钙钛矿晶体中未配位的铅原子相互作用，减少电荷复合速率，增加电荷传输效率。与未改良的PEDOT:PSS相比，多巴胺修饰的PEDOT:PSS可以使钙钛矿太阳电池效率提高到18.5%；此外，可以提高器件的稳定性，未包封器件在空气中放置250小时还可以保持原始效率的80%。

相关成果以《Efficient and Stable Perovskite Solar Cells via DualFunctionalization of Dopamine Semiquinone Radicalwith Improved Trap Passivation Capabilities》为题，发表在Adv. Funct. Mater（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1707444，DOI: 10.1002/adfm.201707444）上。作者为Qifan Xue（薛启帆）,* Meiyue Liu（刘梅月）, Zhenchao Li（黎振超）, Lei Yan（鄢磊）, Zhicheng Hu（胡志诚）, Jiawen Zhou（周家文）, Wenqiang Li（李闻强）,Xiao-Fang Jiang（姜小芳）, Baomin Xu（徐宝民）, Fei Huang（黄飞）, Yuan Li（李远）,* Hin-Lap Yip（叶轩立）,* and Yong Cao（曹镛）。相关工作得到了国家科技部，国家自然科学基金和广东省科技厅的资助。