清华大学电机系易陈谊团队经过开发新的空穴传输资料结合真空蒸镀钙钛矿薄膜完成了26.41%的钙钛矿太阳能电池国际最高功率记载。

　　论文一起榜首作者是电机系博士生周豪杰、谭理国、刘越和李航；通讯作者是易陈谊；合作者包含清华大学化学系华瑞茂、瑞士苏黎世使用科技大学Wolfgang Tress、意大利费拉拉大学Simone Meloni等。

　　在光伏技术领域，钙钛矿太阳能电池（PSCs）以其杰出的能量转化功率（PCE）和低本钱而遭到广泛重视。空穴传输资料（HTM）关于PSCs的光电功能和长时间安稳性至关重要，其最大的作用是提取光生空穴并阻挠电子注入，然后按捺电荷复合。

　　现在，2,2，7,7-四(N,N-二-p-甲氧基苯胺)-9,9-螺旋双芴（spiro-OMeTAD）被认为是PSCs的基准HTM，由于它具有高效的空穴提取才能，而且与钙钛矿有较好的能级匹配。但是，spiro-OMeTAD的杂乱组成和纯化进程使其本钱昂扬，晦气于大规划工业化使用。此外，常用添加剂如双三氟甲烷磺酰亚胺锂（Li-TFSI）和4-叔丁基吡啶的参加，导致spiro-OMeTAD薄膜中存在针孔，经过这一些孔洞钙钛矿中的离子和背电极中的金属原子易发生互分散，导致缺点构成，对器材的长时间安稳性发生晦气影响。

　　为处理这样一些问题，清华大学易陈谊团队规划并组成了一种新式HTM-T2（化学结构如图所示）。该资料能够由低本钱的商业原资料经过几步组成，产率高且本钱低，很合适大批量出产。在实验室规划的组成中一次就能组成15.5克，原资料本钱仅为常用spiro-OMeTAD价格的三十分之一。相较于spiro-OMeTAD，T2不只跟钙钛矿具有更加好的能级匹配，还与钙钛矿层的部分部分电子态密度（LDOS）有所堆叠，这有利于增强电荷提取才能，下降电压损耗。此外，硫原子与钙钛矿/HTM界面上未配位的铅原子相互作用，钝化缺点，有利于进步PSCs的功率和安稳才能。硫原子还能与HTM/电极界面上的金属原子配位，有用按捺金属的搬迁。T2还与掺杂剂Li-TFSI具有强结合力，构成无针孔的HTM层，有利于PSCs的安稳性。

　　结合经过次序真空堆积制作的钙钛矿薄膜，研讨人员完成了0.1 cm面积的PSCs超越26.41%的光电转化功率（认证功率26.21%），并在1.0 cm孔径面积的PSCs上完成了24.88%的认证功率。此外，研讨人员还完成了功率为21.45%的小模组（有用光照面积14.4 cm）。未经封装的根据T2的器材的上限功率点盯梢（MPPT）T80为600小时，是spiro-OMeTAD基PSCs的4倍。根据T2的PSCs在存储期间（在空气条件下，相对湿度10%，未封装寄存2800小时后坚持初始PCE的95%）和热处理期间（在60C下加热1500小时后坚持初始PCE的84%）也展现出了杰出的长时间器材安稳性。创纪录的功率和杰出的安稳性以及低本钱和可大规划制备的特色，显现了多功能HTM使用于PSCs的巨大潜力。这种多功能空穴传输资料规划策略为未来新资料开发供给了名贵的经历和辅导。一起这也是真空蒸镀钙钛矿电池功率初次超越传统溶液法，展现了该办法的巨大开展潜力。

　　图1：TOC图：T2什物相片及其特色以及根据T2制备的钙钛矿电池功率测验曲线：Spiro-OMeTAD和T2的化学结构及能级方位和根据T2制备的钙钛矿电池和组件什物图。

　　图3：根据spiro-OMeTAD和T2制备的钙钛矿太阳能电池的测验成果。

　　图4：密度泛函理论（DFT）核算Spiro-OMeTAD（左排）和T2（右排）别离跟金（上排）和钙钛矿（下排）吸附的差分电荷密度。

　　该研讨得到了国家自然科学基金企业立异开展联合基金项目、国家重点研制方案、清华大学自主科研方案和清华大学电机系自主科研项目和我国博士后基金和清华大学“水木学者”方案项目的支撑。（来历：科学网）