雙氟磺酰亞胺鋰鹽（Li-TFSI）通常被用作一種有效的摻雜劑，以改善最先進(jìn)的“n–i–p結(jié)構(gòu)”鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池（PSC）中螺氧甲胺的導(dǎo)電性和空穴遷移率。然而，由于鋰離子（Li+）的超吸濕性和遷移性，這種摻雜會(huì)嚴(yán)重導(dǎo)致器件不穩(wěn)定。
近日，德國(guó)亥姆霍茲埃爾朗根-紐倫堡可再生能源研究所(HIERN)李寧（注：音譯）和中國(guó)電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授賈春陽(yáng)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出了一種新型摻雜劑，有望使鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性顯著提升。相關(guān)成果發(fā)表在《材料化學(xué)》上。
在本研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)提出了一種具有疏水性和高遷移阻隔性的摻雜劑——氟化Fe-Cl（F20TPP），作為螺環(huán)中Li-TFSI的潛在替代物。優(yōu)化后的PSC功率轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)21.53%，穩(wěn)定效率超過(guò)21%。
此外，使用新型的摻雜劑后，PSC的長(zhǎng)期穩(wěn)定性顯著提高，在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)輻照度為100毫瓦/平方厘米的白光發(fā)光二極管連續(xù)照明900小時(shí)后，該器件仍保持其初始效率的84%；在無(wú)封裝的環(huán)境中，即便在50天后，PSC仍保持其初始效率的89%。
聯(lián)合團(tuán)隊(duì)相信，這項(xiàng)工作通過(guò)結(jié)合模擬和實(shí)驗(yàn)研究，解決了Li-TFSI基鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中的內(nèi)在和外在不穩(wěn)定性的基本問(wèn)題。本研究開(kāi)發(fā)的新型摻雜劑可有效滿足未來(lái)光伏應(yīng)用的需求，具有良好的效率和器件穩(wěn)定性。
