1 1.云南大学 材料与能源学院 西南联合研究生院, 昆明 650500
2 2.中国工程物理研究院 化工材料研究所, 成都 610200
有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)因高能量转换效率(PCE)和低制造成本而受到了广泛关注。尽管认证PCE已经高达26%, 但在高温、高湿度和持续光照下PSCs的稳定性仍然明显落后于传统太阳能电池, 这成为其商业化道路中最大的阻碍。开发和应用高稳定性的无机空穴传输材料(HTMs)是目前解决器件光热稳定性的有效方法之一, 引入无机HTMs可以有效屏蔽水和氧对钙钛矿吸光层的侵蚀, 从而避免形成离子迁移通道。本文概述了应用于有机−无机杂化钙钛矿太阳能电池的无机HTMs的分类和光电特性, 介绍了相关研究进展, 总结了针对无机HTMs器件的性能优化策略, 包括元素掺杂、添加剂工程和界面工程, 最后展望了无机HTMs未来的发展方向。下一步需要更深入地研究无机HTMs的微观结构及其与PSCs性能的关系, 从而实现更高效、更稳定的PSCs器件。
无机空穴传输材料 钙钛矿太阳能电池 稳定性 能量转换效率 综述 inorganic hole transport materials perovskite solar cells stability power conversion efficiency review
1 华侨大学材料科学与工程学院 发光材料与信息显示研究院，福建 厦门 361021
2 中国工程物理研究院 化工材料研究所，四川 成都 610200
金属卤化物钙钛矿发光二极管（Perovskite light?emitting diodes，Pero?LEDs）器件结构中，空穴传输层（HTL）是影响Pero?LEDs效率的关键性因素之一。由于醋酸钴（Co（OAc）2）薄膜具有优异的光电特性，所以选其作为绿光Pero?LEDs的HTL。然而，纯的钴基底薄膜存在传输载流子能力较差、薄膜粗糙度较大等问题。因此，本文通过引入有机小分子添加剂乙醇胺（ETA）来有效调控传输层中Co3+/Co2+比例，提升传输层的导电能力。同时，因ETA的加入可以减缓退火过程中前驱体溶液的析出结晶速度，从而形成粗糙度较小的HTL薄膜，进而有利于形成高质量的钙钛矿薄膜。基于掺杂的HTL，其最优器件亮度高达45 207 cd/m2，最大外量子效率（EQE）达到15.08%，是一种性能较好的新型HTL。
钙钛矿发光二极管 醋酸钴 乙醇胺 空穴传输材料 掺杂 perovskite LEDs Co（OAc）2 ethanolamine hole transport layer doping
1 成都理工大学工程技术学院核工程与新能源技术系, 乐山 614000
2 西南大学化学化工学院, 重庆 400715
螺芴类空穴传输材料因优异的光电性能而备受关注。为了探究其电荷传输机制, 本文采用密度泛函理论研究了三种螺芴类小分子空穴传输材料的电子结构、重组能和电子耦合。结合Marcus电荷转移理论, 精确计算了所有小分子的载流子迁移率, 并与实验数据进行了比较。结果表明, X60和HT2分子的空穴迁移率与实验数据吻合良好, 处于同一数量级, 说明利用该理论模型精确计算分子的空穴迁移率具有一定的可行性。此外, ST2的空穴迁移率为1.82×10-4 cm2·V-1·s-1, 且具有良好的稳定性, 说明对螺核杂原子的修饰可进一步提升空穴传输材料的性能。这为开发高效的空穴传输材料提供了重要策略。
密度泛函理论 电荷转移理论 空穴传输材料 螺芴类空穴传输材料 电荷传输 density functional theory charge transfer theory hole transport material spirofluorene-based hole transport materials charge transfer
1 江南大学 理学院,江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏 无锡214122
2 浙江大学 物理系,浙江 杭州310027
采用一锅法制备出高质量的具有核壳结构的CdSe@ZnS、CdZnS/ZnS量子点。将量子点混入空穴传输材料CBP中形成复合的有源材料,经过几步简单的旋涂操作,制备出相应的绿光、蓝光量子点LED器件。这种方法利用了油溶性量子点和CBP材料的相容性,减少了旋涂操作的步骤,有利于快速制备基于量子点的电致发光器件。基于两步旋涂操作制备的量子点LED,由于阴极与复合有源层之间的能级差较大,导致需要较高的开启电压。在CBP材料中,注入的载流子有可能会被量子点表面缺陷捕获,形成表面态的发光。表面态发光的相对强度依赖于载流子浓度。
量子点 核壳结构 空穴传输材料 电致发光 表面态发光 quantum dots core-shell structure LED LED hole transport material electroluminescence surface state emission
1 吉林师范大学信息技术学院, 吉林 四平 136000
2 华南理工大学化学与化工学院, 广东 广州 510641
通过研究新型荧光材料2-(2-溴-5-乙烯-噻吩)-8-羟基喹啉锌(BTHQZn)的电致发光特性, 发现BTHQZn具有良好的电致发光特性和空穴传输特性, 利用此特性制备了掺杂型有机电致黄光器件, 结构为ITO/2T-NATA(30nm)/CBP∶5％Ir(ppy)3∶10％BTHQZn(20nm)/Alq3(50nm)/LiF(0. 5nm)/Al, 器件在12V时实现了黄绿光发射, 最大发光亮度为4 552 cd/m2, 色坐标为(0.395 4, 0.497 6), 在11V电压下的最大发光效率为2.82cd/A。
有机电致发光器件 空穴传输材料 亮度 organic light-emitting devices BTHQZn hole-transporting emitter material
电子科技大学光电信息学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
利用真空蒸镀方法以N2,N7二(间甲苯胺基)N2,N7二苯基2,7二胺基9,9二甲基芴[2,7-bis(p-methoxyphenyl-m′-tolylamino)-9,9-dimethylfluorene, TPF-OMe]为空穴传输层、8-羟基喹啉铝[tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum, Alq3)]作为发光层及电子传输层,制备了双层器件。与制作的典型双层结构N,N′二苯基N,N′二(3甲基苯基)1,1′联苯4,4′二胺[N, N′-biphenyl-N,N′-bis-(3-methylphenyl)-1,1′-biphenyl-4,4′-diamine, TPD/Alq3]器件相比,电流密度较大,发光效率低,发光谱峰为516 nm,色坐标为 (0.30,0.53),为Alq3材料发光。以TPF-OMe为发光层兼空穴传输层,2,9二甲基4,7二苯基1,10菲罗啉(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-l,10-phenanthroline, bathocuproine或BCP)为空穴阻挡层,Alq3为电子传输层,制作三层有机电致发光器件。结果表明,光谱峰值在414 nm,色坐标为 (0.20,0.24),为蓝色光,是TPF-OMe材料本身发光,器件在15 V电压下电流密度为1137 mA/cm2,亮度为900 cd/m2,在3 V偏压下有最大流明效率,为0.11 lm/W。基于TPF-OMe材料的器件的击穿温度比基于TPD材料的器件高近20 ℃,原因可能在于TPF-OMe材料比TPD材料高19 ℃的玻璃化转变温度(Tg)。
光学材料 有机电致发光器件 新型空穴传输材料 真空蒸镀 蓝光
