温州材料所【综述】低成本钙钛矿太阳能电池空穴传输材料研究进展

借助电池板资源对于减缓本能的市场需求和发挥作用本能社则会的可持续其发展不具重要意义，亦是发挥作用各地区氢达峰和氢里和目标的重要预防措施之一。钙钛矿锂离子（Perovskite solar cells, PSCs）作为下一代太阳能系统设计，凭借其不错的太阳能效亲率、比较简单的混和物工具和便宜的单价受到了广泛关注，现今认证光电转换效亲率已达25.7%，随之接近晶硅锂离子26.7%的效亲率，但是在商业性的道路上依然陷入着可靠性负和大面积混和物效亲率低等关键问题。

为了促进钙钛矿锂离子的进一步其发展，里国科学院慈溪材质系统设计与建筑工程研究课题小组葛子义研究课题员与刘畅所长等人后期通过GUI粘贴与缺陷疏松（Adv. Mater. 2019, 31, 1903239；Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2101416；Infomat 2021, 3, 1431）和新型二维钙钛矿材质设计者（Nano Energy 2022, 93, 106800）等手段，大幅度增加了钙钛矿太阳能元器件效亲率和可靠性，以及在钙钛矿晶体生长和大面积混和物方面刊出研究课题成果（Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 1653）。

近日，葛子义研究课题员与杨道宾所长等人在Energy & Environmental Science上刊出了题目为“Recent advances in dopant-free organic hole-transporting materials for efficient, stable and low-cost perovskite solar cells”的研究课题成果文章，系统总结了近年钙钛矿锂离子元器件里非能带自由电子以太网材质的研究课题进展，并对如何发挥作用高效、稳定和低成本的钙钛矿锂离子完成了展望。

图1 非能带自由电子以太网材质与元器件性能间的关系统计图：（a）和（b）开路电阻Voc与HOMO能级；（c）和（d）自由电子电导与效亲率

自由电子以太网材质对于发挥作用高效亲率钙钛矿锂离子至关重要，现今运用于最为广泛的自由电子以太网材质（如Spiro-OMeTAD、PTAA）价格昂贵，并且往往需要移除能带剂，这些能带剂往往是亲湿性的，则会释放出来气体里的水分从而随之而来钙钛矿的潮解，比较严重损害元器件的可靠性。通过合理的物理性质设计者和可用性，开发低成本非能带自由电子以太网材质是解决该关键问题的有效途径之一。在本研究课题成果里，按照钙钛矿活性层不同，将近两年来非能带自由电子以太网材质的研究课题工作细分了甲胺离子系列、混和金属离子系列和同类型无机系列三以外，分别完成了概要详述。通过对大量元器件性能参数的汇总比对，详述了材质自由电子电导和能级与元器件效亲率之间的间的关系（如图1），并提出高效非能带自由电子以太网材质的两大设计者原则上（如图2）。首先，要不具高的自由电子电导和自由电子亲率，可以有助于以太网自由电子；第二，要不具与钙钛矿层反之亦然的能级，有利于自由电子在GUI处的分离；第三，要不具疏松GUI缺陷的能力，抑制GUI处的非辐射举例来说损失；第四，要不具极佳的疏水性，保护钙钛矿层尽量减少潮气的堆积，增加元器件的可靠性；第五，要不具低的单价，便于大面积混和物；第六，要不具极佳的二甲基亚砜。之后，对未来的其发展方向完成了展望，决心可以尽快发挥作用钙钛矿锂离子的商业性运用于。

图2 理想非能带自由电子以太网材质的设计者原则上

上述工作获了各地区杰出青年科学该基金会（21925506）、各地区重点研发计划（2017YFE0106000）、各地区自然科学该基金会联合该基金会产业化（U21A20331）、各地区自然科学该基金会（51773212、81903743、22005322）、浙江省自然科学该基金会（LQ22E030013）、慈溪市科技创新2025重大专项（2018B10055）、里国科学院前沿科学研究课题产业化（QYZDB-SSW-SYS030）等反对。

举例来说：慈溪材质所

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