无掺杂螺-OMeTAD空穴传输层的溶剂工程：实现高效且热稳定的厘米级钙钛矿太阳能电池

摘要： 高效性和环境稳定性是钙钛矿太阳能电池（PSCs）商业化必须满足的性能要求。本研究通过简单地将常用氯苯溶剂替换为五氯乙烷（PC），采用无添加剂的2,2',7,7'-四[N,N-二(对甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴（spiro-OMeTAD）空穴传输材料（HTM），实现了具有改进稳定性的高效厘米级PSCs。使用从PC中浇铸的无添加剂spiro-OMeTAD层，PSCs在模拟AM 1.5G 1太阳光照下、孔径为1.00 cm2时实现了16.1%的稳定功率转换效率。X射线分析表明，五氯乙烷中的氯自由基部分转移到spiro-OMeTAD并保留在HTM薄膜中，从而提高了导电性。此外，未封装的、具有厘米级活性面积且从PC中浇铸的PSCs在80°C下老化500小时后，其初始PCE保留了>70%，而对照器件保留率不到20%。老化电池的形貌和X射线分析显示，使用从PC中浇铸的spiro-OMeTAD层的电池中，钙钛矿和HTM层几乎未发生变化，而对照电池则发生了严重降解。本研究不仅揭示了在HTM添加剂存在下PSCs的分解机制，还为自由基掺杂开辟了广泛的有机半导体应用前景。