可控电解掺杂有机半导体实现高效稳定钙钛矿太阳能电池

为解决传统掺杂方法导致的锂离子残留和稳定性问题，研究人员创新性地提出电解掺杂策略，通过精准调控有机半导体（如Spiro、PTAA）的氧化还原过程，实现可控掺杂并有效去除Li+。该技术使常规和倒置结构钙钛矿太阳能电池（PSCs）效率分别达26.16%和25.57%，且器件在空气中老化5,000小时或持续光照1,400小时后仍保持>90%初始效率，为PSCs商业化提供突破性解决方案。

　　

钙钛矿太阳能电池（PSCs）的商业化进程正面临关键挑战——传统空穴传输层（如含双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI的有机半导体）需经历复杂氧化过程，且残留的Li⁺会严重损害器件稳定性。这项研究犹如一场“电化学手术”，利用电解池中可调控的氧化还原反应，在阳极表面将有机半导体（如螺二芴衍生物Spiro、聚三芳胺PTAA）精准氧化为自由基态，同时在阴极将Li⁺还原为金属锂原子，实现“边掺杂边排毒”的效果。这种电解 doping（掺杂）技术展现出普适性，适用于多种半导体材料，且掺杂程度可通过电压精确控制。测试数据令人振奋：经电解处理的Spiro基常规PSCs效率飙升至26.12%，并在大气环境中存放5,000小时后仍保持95%以上性能；而PTAA基倒置器件效率达25.57%，在氮气氛围连续光照1,400小时后效率衰减不足10%。该研究不仅刷新了PSCs的效率-稳定性平衡记录，其独特的“电子-空穴分步操控”机制更为功能材料改性开辟了新范式。