MoO₃/PEDOT:PSS作为空穴传输层的高效稳定钙钛矿太阳能电池

【作者】 侯福华； 苏子生； 晋芳铭； 高远； 初蓓； 李文连；

【机构】 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所发光学及应用国家重点实验室；

【摘要】 钙钛矿太阳能电池具有消光系数高、激子束缚能低、激子扩散长度长、载流子迁移率高等优点,短短几年内,该类电池光电转化效率已经超过20%^[1]。除却效率,钙钛矿电池的稳定性是限制以后实际应用的另一重要因素。因此同时提高器件的光电转换效率及在空气中的稳定性对以后的产业化显得尤为重要。在倒置结构平面异质结钙钛矿太阳能电池中,ITO/钙钛矿层的界面特性是决定器件性能的关键因素之一。PEDOT:PSS是这种结构器件中最常用的空穴传输层（HTL）材料,用来改善ITO/钙钛矿层的界面特性。但是,PEDOT:PSS的酸性特性使得其在水蒸气存在的条件下对ITO电极和钙钛矿材料造成腐蚀,降低器件效率和寿命。基于此,我们设计制备了以Mo O₃/PEDOT:PSS双层结构为HTL的倒置结构平面异质结钙钛矿太阳能电池,利用PEDOT:PSS的高导电性和MoO₃的稳定性,使器件的效率和寿命得到显著提升^[2]。采用PEDOT:PSS作为HTL的器件的效率为9.81%,而MoO₃/PEDOT:PSS器件最高效率为12.78%。器件效率提高是由于MoO₃的引入提高了空穴收集效率。图1为在空气中避光放置时器件效率随时间变化曲线。一段时间内,器件的效率逐渐增大,最优的MoO₃/PEDOT:PSS器件可达到14.87%。在空气中放置10天后,PEDOT:PSS器件效率几乎衰减为零,而MoO₃/PEDOT:PSS器件效率只下降了约7%。器件寿命的改善是由于MoO₃的引入阻止了PEDOT:PSS对ITO电极的腐蚀。相关结果提供了一种制备高效、长寿命的钙钛矿太阳能电池的方法。更多还原