通过真空升华法制备无掺杂晶体螺-OMeTAD层提升钙钛矿太阳能电池的稳定性

摘要： 阻碍有机金属卤化物钙钛矿基太阳能电池最终实现应用的主要障碍，仍是其在持续光照、环境条件和高温下稳定性较差的问题。本文首次展示了最广泛使用的固态空穴传输材料（SSHC）——螺环-OMeTAD[2,2′,7,7′-四(N,N-二对甲氧基苯胺)-9,9′-螺二芴]的真空加工工艺，并揭示其无掺杂晶体形态如何使钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性获得前所未有的提升：相较于溶液法制备的参照组及空气退火至200°C的处理条件，连续光照下的稳定性提升约两个数量级。研究表明，真空沉积过程中对样品温度的控制能增强SSHC的结晶度，使其沿π-π堆叠方向形成择优取向。这些成果可能成为实现混合型有机卤化物PSC及发光二极管全真空加工的里程碑，对开发耐久性器件具有重要影响。通过采用扫描电子显微镜、X射线衍射、掠入射小角X射线散射与掠入射广角X射线散射、X射线光电子能谱以及卢瑟福背散射能谱等系列互补表征技术，全面阐明了真空升华制备的螺环-OMeTAD层的微观结构、纯度及结晶特性。