行为寰宇抢先的全科学范畴学术出版社，细胞出版社特与“华夏科学院青年改动宣扬会”联合开设“青促会述评”专栏，以期促进学术互动，鼓舞世界互换。

　　2024年第七期（总第165期）专栏着作，源由自华夏科学院物抱负考所副想量员，华夏科学院青促会会员 石将修，就 Joule中的论文公告述评。

　　有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池，因其高光电改观效能、低本钱等清楚优势，从前开展成为厉重的新式薄膜光伏身手，并从前敞开了财富化打听之途。功率和稳固性是太阳能电池周围临产和使用需要归纳琢磨的要害标题。n-i-p型钙钛矿太阳能电池是眼前结束高出力的重要器材典范，其均分子型空穴传输资料spiro-OMeTAD是该器材的中心之一。spiro-OMeTAD的紧迫影响网罗：(1)传导空穴，完结器材和电途电荷循环；(2)荆棘钙钛矿光吸引层中光生电子的反向传输，松开电荷复关销耗。改写spiro-OMeTAD的空穴传导才调是告竣高性能n-i-p型钙钛矿电池的根蒂。Li-TFSI和tBP的联合扩张是眼前器材制备中为告终这一目标最广博采纳的手腕。但该身手仍保存较大的亏欠，要紧包括：(1)需要十分的氧气接济通过来已矣spiro-OMeTAD的充沛氧化，这是一个较为耗时的进程；(2)在器材制备进程中Li离子便利发生移动分散，感导器材功能衰减。针对这些问题，琢磨人员不断在探索开垦新的扩张剂，以达到spiro-OMeTAD的更快疾更稳固氧化并强制扩展剂的迁徙。但当今停止，仍欠缺有用的计划一起告终高功率和高巩固钙钛矿电池。

　　在此布景下，来自韩国成均馆大学的Nam-Gyu Park，美国可复生动力国家演习室的Kai Zhu，瑞士洛桑理工的Michael Grätzel和Jacques-E. Moser等念索人员挖掘了一种新的推行剂和光领导战略，完成了spiro-OMeTAD的速速氧化，取得了高的空穴传导才调，终究在钙钛矿电池中完结了超越24%的光电转化效能和1000小时天性无衰减的精巧坚韧性。

　　思量人员开掘，除了氧气，光照也能领导spiro-OMeTAD氧化，出现为溶液脸色和罗致光谱的变化(图1)。卓殊是，高价态金属离子的到会或许昭彰加强这种光致氧化现象。进一步阅历高岁月诀别瞬态荧光和飞秒瞬态接纳光谱忖量了破例金属离子扩展对spiro-OMeTAD光化学特性的陶染(图2)。瞬态荧光丈量阐明spiro-OMeTAD或仅加添tBP的spiro-OMeTAD薄膜的激劝态衰减显现为双e指数举动，包括2.6 ps和14.5 ps两个要素；而当进一步增加La3+离子后，spiro-OMeTAD薄膜鼓动态荧光仅发现出快速的衰减控制。这说明La3+离子大约使spiro-OMeTAD慰勉态匆忙猝灭。这种郊野取得了飞秒瞬态吸引光谱的进一步证明。瞬态汲取光谱查看到了不同对应于spiro-OMeTAD胀励态和氧化态的罗致带，并开掘仅加添tBP的spiro-OMeTAD薄膜的激发态需要约17 ps才华蜕化为氧化态，而一起添补tBP和La3+离子的spiro-OMeTAD薄膜的饱舞态仅需2.6 ps即可互换为氧化态。这注解La3+离子能够彰彰加疾光教训的spiro-OMeTAD的氧化进程，这迁就下降其空穴传导材干出格有利。想索人员资格La3+离子指示spiro-OMeTAD能级和电荷调度进程的互换说明了上述形象。

　　进一步丈量露出，在三价离子(Y3+或La3+)帮忙的光致氧化下，spiro-OMeTAD薄膜的电导率达到了6×10-5 Ω-1cm-1量级，明显高于传统的Li盐拯救的氧化作用。一起，根据Y3+或La3+扩展的spiro-OMeTAD涌现出分外精巧的界面空穴提取才调以及与钙钛矿薄膜更成亲的能级职位(图3)。根据这些优势，在n-i-p型钙钛矿电池中告终了超出24%的光电更动功效，明显高于根据Li-spiro-OMeTAD的电池下场。更首要的是，比较于Li+，Y3+和La3+在器材制备和电池接续作业通过中不会发生明显的变化分散(图4)，然后使得电池各听命层或许坚实作业。在跨越1000小时最大功率点追寻测验下，根据Y3+或La3+加添的spiro-OMeTAD电池的光电互换出力几乎无衰减，吐露出了极端精美的行状健壮性。

　　总的来谈，高价态阳离子搀扶的spiro-OMeTAD光致氧化为完成高效坚韧的钙钛矿太阳能电池供应了分外有价格的技术途径，为钙钛矿电池的产业开展带来了更多机遇。

　　▲图1 根据各异金属-tBP增加剂的spiro-OMeTAD光致氧化发生的(A)溶液色彩和(B)罗致光谱调度。

　　▲图4 钙钛矿电池坚实性。(A-C) 根据破例掺杂spiro-OMeTAD的未封装钙钛矿电池老化前(实线)和老化后(虚线)的SIMS元素撒播。(D)最大功率点追寻下电池效能演化。

　　spiro-OMe-TAD 是高功率钙钛矿太阳能电池鸿博使用的分子型空穴出传输资料，其必要阅历p型掺杂来取得剩余的空穴传导技术。但是，死板采纳的LiTFSI空气掺杂保全进程冉冉、情况灵敏、教化电池不变性(或许引进氧化或掺杂剂改观)等不足。因此，亟需开展新的更快快的掺杂战略，以避免钙钛矿电池在润泽气氛的开掘以及防范易迁徙离子的使用。在这里，他们开掘spiro-OMeTAD本身的光吸引就能触发氧化光复呼应的发生，这在之前的思索中历来被粗心。特别地，所有人发现Y(III)恐怕La(III)-tBP复合扩展剂或许催化spiro-OMeTAD在光胀舞下的对称破缺电荷差异进程，然后杀青其有用的p型掺杂。挑选这种光致氧化康复策略，悉数人告终了跨过死板掺杂体式的精巧的电池健壮性，电池在1000 h继续光照工作下天性几乎不衰减。

　　石将修，博士，华夏科学院物理研究所副念虑员，博士生导师。2012年本科卒业于东南大学，2017年博士卒业于华夏科学院物理所，并留所行状。膺选华夏科学院青促会并获国家精美青年科学基金帮手。此时首要从事新式多元化合物薄膜太阳能电池资料挖掘、高天性器材研发、以及太阳能电池缺陷和电荷亏本的光电衡量酌量。以榜首或通讯作者在Joule、Nat. Commun.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci.、Sci. Bull.、Appl. Phys. Lett.和Rev. Sci. Instrum.等期刊发布论文多篇，H-index: 54，并获授权兴办专利8项。