Joule：氧化还原介导的Spiro-OMeTAD固态掺杂用于高效稳定钙钛矿光伏器件

高效n-i-p钙钛矿太阳能电池通常依赖于掺杂的Spiro-OMeTAD作为空穴传输层。然而，传统掺杂剂（如叔丁基吡啶和双三氟甲磺酰亚胺锂）会引发能级无序和形貌退化，制约了技术发展。

本研究中国科学院逄淑平、南京理工大学徐波、厦门大学杨丽和张金宝等人提出了一种氧化还原介导的纳米尺度固态掺杂策略，利用多功能CuInS₂/ZnS量子点提升空穴传输层的性能和运行稳定性。CISQD中的Cu²⁺/Cu⁺氧化还原活性中心促进Spiro-OMeTAD⁺阳离子的形成，从而提升电荷收集效率；同时，ZnS壳层上的未配位硫位点可作为离子陷阱，有效固定Li⁺离子，进一步增强空穴传输层的结构稳定性。

基于这一非挥发性固态掺杂策略，无tBP器件实现了26.34%的认证能量转换效率，并展现出卓越的运行可靠性：在连续1个太阳光照2000小时后仍保持初始性能的90%以上。本研究为光电器件中有机材料的可靠掺杂提供了通用方法。

研究亮点：

1. 创新性引入APCNs作为多功能支架：利用其纳米相分离结构，成功将亲水性下转换发光团与疏水性PM6:Y6体异质结在空间上隔离，解决了材料不相容和能级不匹配问题。
2. 实现高效下转换与分子堆叠调控双重功能：DCM发光团不仅通过能量转移将紫外-蓝光转换为BHJ可吸收的光子，提升光电流，其平面分子结构还增强了Y6受体的π-π堆叠，改善电荷传输。
3. 提出普适性器件设计新范式：APCNs作为“支架中心”设计范式，可兼容多种功能性添加剂，为下一代光电器件（尤其是有机光伏）的材料集成与性能优化提供了新思路。

Redox-mediated solid-state doping of Spiro-OMeTAD for efficient and robust perovskite photovoltaics

Author: Cuiping Zhang,Li Yang,Yufan Wu,Kun Wei,Dachang Liu,Jianfei Hu,Wanhai Wang,Shuping Pang,Bo Xu,Jinbao Zhang

Publication: Joule

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435125003988