JMCA封面：OLED材料与钙钛矿电池完美结合

　　有机—无机凭借其理想的带隙、较长的载流子扩散长度、高吸光系数、较小的激子分离能等优点在近些年聚集了众多科研工作者的目光，掀起了在光电领域的研究热潮。根据NREL效率图，目前基于正置高温二氧化钛结构钙钛矿电池的光电转化效率已经突破了22.1%。倒置P-I-N结构平面钙钛矿电池因其更适宜于低温卷对卷工业化生产，具有很高的商业价值。然而，这种结构电池的光电转化效率依然落后于正置二氧化钛结构，其主要原因为载流子传输层的传输效率较低，表现在器件相对较小的开路电压(0.95 V)。

　　近日，苏州大学冯敏强教授课题组在Journal of Materials Chemistry A 报道了一种简单的掺杂(F4-TCNQ)策略以改良传统空穴传输层PEDOT：PSS的空穴传输效率。基于这种策略改性的P-I-N结构的平面钙钛矿电池(CH3NH3PbI3-XClx)的光电转换效率达到17.22%，重要的是器件的开路电压和短路电流同时有明显的增加。针对钙钛矿薄膜的表面形貌和结晶性表征后，他们发现低浓度的掺杂并未改变钙钛矿薄膜的生长机理（如图1所示）。通过紫外光电子能谱仪测试对掺杂前后PEDOT:PSS薄膜进行表征，发现掺杂后的薄膜功函数有明显的加深，使其更加匹配钙钛矿薄膜的价带能级，也就更有利于空穴的传输。四探针法测试表明，掺杂后的PEDOT:PSS薄膜导电性比未掺杂薄膜的导电性提高了7倍左右，因此载流子在传输过程损失的几率大大减少。此外，因F4-TCNQ的非潮解性，制备后的器件稳定性也有一定程度的提升。

图1. (a)-(c)分别为器件结构、能级图以及两种材料的分子式；(d)和(c)分别为在未掺杂和掺杂后PEDOT:PSS基底上生长的钙钛矿薄膜；(f)为钙钛矿薄膜在不同基底的XRD衍射图

图2. (a)为器件的光伏特性曲线；(b)和(c)为掺杂不同浓度F4-TCNQ的PEDOT:PSS薄膜的电学性质

　　鉴于这种掺杂PEDOT:PSS策略的简易性，以及PEDOT:PSS当前在有机光电子器件中的广泛应用，这项工作的意义不仅在对于钙钛矿太阳能电池，更是对于有机太阳能电池、有机发光二级管(OLED)、有机热电器件等有借鉴价值。