川大彭強組small：雙空穴傳輸層通過鈷鹽表面自組裝分子的聚集控制提高有機太陽能電池效率

在四川大學(xué)，彭強教授與徐小鵬教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊深入探索了有機太陽能電池（OSCs）性能提升的關(guān)鍵途徑，特別聚焦于異質(zhì)結(jié)界面在電荷載流子傳輸中的核心作用。盡管界面工程的重要性不言而喻，但在微結(jié)構(gòu)和納米形貌優(yōu)化方面的研究進展，相較于光活性層的研究，仍存在一定的滯后。

為了克服這一挑戰(zhàn)，彭強教授與徐小鵬教授團隊提出了一種創(chuàng)新的策略，旨在**控制用作OSCs空穴傳輸層（HTL）的醇溶性Me-4PACz（4P）的自組裝過程。他們通過巧妙的銅摻雜和紫外臭氧（UVO）處理，對無機鈷鹽的表面結(jié)構(gòu)進行了有效改性，成功獲得了具有更高Co3+/Co2+比率和豐富羥基的光滑表面。這種精細(xì)的設(shè)計不僅微調(diào)了自組裝分子的排列方式，還促使形貌從無序的球形聚集體轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻娜湎x狀結(jié)構(gòu)。

此外，該團隊還致力于優(yōu)化電氣和光學(xué)性能，通過鈍化表面缺陷和增強有機溶劑的潤濕性，顯著提高了空穴提取效率，并有效減少了界面電荷載流子的復(fù)合損失。因此，采用Cu-Co/4P作為HTL的OSC展現(xiàn)出了**的光電轉(zhuǎn)換效率，高達20.42%（認(rèn)證效率為20.20%），這一數(shù)值刷新了單結(jié)OSCs的認(rèn)證效率記錄。

Cu-Co/4P HTL因其出色的普遍適用性和穩(wěn)定性，成為了廣泛應(yīng)用的潛在優(yōu)選材料。彭強教授與徐小鵬教授團隊的這一研究成果，不僅為進一步提升OSCs的性能提供了寶貴的指導(dǎo)，還充分展示了通過調(diào)節(jié)埋置無機HTL和頂部自組裝單層（SAM）HTL的結(jié)構(gòu)及聚集納米形貌，可以顯著提升OSCs器件性能的巨大潛力。

具體而言，他們的方法通過銅摻雜和UVO處理，顯著改善了無機HTL的薄膜質(zhì)量，并成功調(diào)節(jié)了SAMs的聚集行為，形成了均勻的蠕蟲狀納米形貌。這種形貌進一步鈍化了表面缺陷，提高了功函數(shù)（WF），并通過優(yōu)化表面能，實現(xiàn)了活性層和陽極之間的強歐姆接觸。這促進了載流子的有效分離和提取，并有效抑制了陷阱輔助的電荷復(fù)合過程。

綜上所述，彭強教授與徐小鵬教授團隊在有機-無機雙層HTL以及表面微結(jié)構(gòu)和聚集納米形貌調(diào)節(jié)方面取得了突破性進展，為進一步提高OSCs的性能提供了新的思路和理論支持。

文獻信息：

Double Hole Transport Layers Enable 20.42% Efficiency Organic Solar Cells by Aggregation Control of Self-Assembled Molecules on Cobalt Salt Surfaces

Xingjian Dai, Yingfeng Li, Hongjia Li, Weiling Zhou, Xiaopeng Xu, Min Deng, Chentong Liao, Qiang Peng

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202411457

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