Page 26 - 《精细化工》2022年第9期

·1744· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

小，从而能够在整体上改善电池的效率和稳定性。 （GDYO），并将其掺杂到 NiO x 中作为无机空穴传
4.2 修饰空穴传输层 输材料。通过时间分辨光致发光和电化学阻抗谱分
常用的空穴传输材料如聚（3,4-乙烯二氧噻吩）- 析发现，GDYO 加入后，HTL/钙钛矿间的载流子平
聚苯乙烯磺酸（PEDOT∶PSS)、2,2',7,7'-四[N,N-二 均寿命从 29.2 ns 下降到 5.4 ns，复合电阻显著增加。
(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD) 这说明 GDYO 掺杂能够有效促进电荷提取与输运，
普遍存在空穴迁移率低且稳定性差的问题。GD 及 抑制电荷复合。因此，GDYO 优化的 NiO x 基电池表
其衍生物具有透光率高、功函数适宜和易于加工等 现出更高的 FF（81.99%）和更优的稳定性。
特点，将其对 HTL 进行修饰，可以提升薄膜的空穴
迁移率和稳定性，从而提升 PSCs 性能。
2015 年，XIAO 等 [52] 首次将 GD 作为 P3HT 的
掺杂剂。研究发现，GD 与 P3HT 之间存在较强的 π-π
堆积相互作用（图 8），这有利于提高空穴迁移率。
同时，部分 GD 聚集体具有散射性质，提高了 PSCs
在长波长范围内的光吸收，从而提升了 PSCs 的 J SC 。
GD 修饰的 PSCs 的 PCE 达到 14.58%，且具有良好
的稳定性和重现性。

图 8 用 GD 改性的 P3HT 空穴传输材料的钙钛矿太阳能

电池的原理图 [52] 图 9 ITO/P3CT-K（a）和 ITO/P3CT-K（GD）（b）薄膜
Fig. 8 Schematic diagram of the perovskite solar cells with 的 AFM 图 [53]
GD modified P3HT hole-transporting material [52] Fig. 9 AFM images of ITO/P3CT-K (a) and ITO/P3CT-
K(GD) (b) films [53]

2018 年，LI 等 [53] 将 GD 掺杂到聚[3-（4-羧基丁
基）噻吩-钾离子]（P3CT-K）中，并作为 MAPbI 3 基
5 结束语与展望
PSCs 的空穴传输层。如图 9a 和 b 所示，原子力显
微镜（AFM）测得掺杂前后的薄膜均方根粗糙度分 GD 及其衍生物天然的带隙、独特的结构和光
别为 1.82 和 1.04 nm，证明掺杂后的 P3CT-K 薄膜的 电特性，使其在钝化缺陷，改善薄膜形貌和界面接
表面更光滑。良好的形貌能够改善空穴传输层和钙 触，提高载流子传输等方面展现出独特的作用。但
钛矿层的接触，减少漏电流，降低非辐射复合，提 是目前 GD 及其衍生物在 PSCs 领域的应用仍然较
高空穴输运效率。GD 对 P3CT-K 的修饰使 PSCs 的 少，存在一定的问题。首先，GD 在合成过程中会
PCE 从 16.8%提高到 19.5%，并且迟滞可以忽略不 难以避免地产生缺陷，这些缺陷作为非辐射复合位
计。2021 年，LUAN 等 [54] 将 GD 作为钙钛矿层 点会直接影响光生载流子的传输。其次，GD 的修
〔(FAPbI 3) 1−x (MAPbBr 3-y Cl y ) x 〕和空穴传输层（Spiro- 饰位置及功能化基团的种类较为单一且大多数研究
OMeTAD）之间的界面连接剂，证明了 GD 与 Pb 原 都是针对其溶解性的改善。另外，目前 GD 及其衍
子能够通过配位作用显著抑制金属 Pb 的形成，减少 生物修饰的 PSCs 得到的光电转化效率普遍未能达
载流子复合。GD 连接剂与空穴传输层之间的 π-π 堆 到较高水平，在材料自身特性及修饰工艺方面仍需
积相互作用能够促进光生空穴的收集与传输，提升 进一步探索。
器件性能。结果表明，该电池的 PCE 由 19.94%提 因此，通过进一步研究 GD 材料特性及其与钙
高到 22.17%，同时其湿度、热稳定性和空气稳定性 钛矿间的相互作用机理，在此基础上通过化学修饰
均有较大提高。 杂原子或其他更具配位能力的官能团得到更富功能
2021 年， TANG 等 [55] 制备 了氧 化 石墨炔 性的 GD 衍生物，并将其通过更新颖的电池制备工