研究目的
研究分子掺杂作为提高混合钙钛矿太阳能电池中用作空穴传输材料的小分子和聚合物性能与稳定性的有效方法。
研究成果
该研究证实了F4-TCNQ分子掺杂在提升钙钛矿太阳能电池性能与稳定性方面的有效性——无论采用Spiro-OMeTAD还是P3HT作为空穴传输材料(HTM)。研究确定了最佳掺杂浓度，在最大化电荷提取效率的同时最小化聚集形成带来的负面影响。该研究表明分子掺杂具有提升钙钛矿太阳能电池长期稳定性和转换效率的潜力。
研究不足
该研究强调了与最佳掺杂浓度相关的技术限制，以避免钙钛矿与空穴传输层界面处形成聚集体，这会影响迟滞效应和整体性能。其应用受限于需要对掺杂水平进行精细优化，以平衡电荷提取并尽量减少不利影响。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用平面异质结结构（c-TiO2:PHJ）对小分子（Spiro-OMeTAD）与聚合物（P3HT）空穴传输材料（HTMs）进行分子掺杂，使用F4-TCNQ作为不同浓度的掺杂剂。
2：样品选择与数据来源：
生长的CH3NH3PbI3钙钛矿层具有较少表面缺陷与大晶粒尺寸。
3：实验设备与材料清单：
设备包括蔡司MERLIN场发射扫描电子显微镜（FEGSEM）、LOT ORIEL单色仪Omni 300、Keithley 2400源测量单元及Spectra Physics Oriel 150 W太阳光模拟器；材料包含F4-TCNQ、Spiro-OMeTAD、P3HT及TiO2。
4：Keithley 2400源测量单元及Spectra Physics Oriel 150 W太阳光模拟器；材料包含F4-TCNQ、Spiro-OMeTAD、P3HT及TiO2。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：涉及CH3NH3PbI3合成、掺杂HTM溶液制备、旋涂成膜、器件制备及表征。
5：数据分析方法：
通过电流-电压特性、外量子效率测量及分流/串联电阻分析评估光伏性能。
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Keithley 2400 Source Measure Unit
2400
Keithley
Used to measure the current-voltage characteristics of the solar cells.
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P3HT
Regioregularity ≥ 98%
Sigma-Aldrich
Employed as a hole transport material in perovskite solar cells.
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MERLIN Zeiss field emission gun scanning electron microscopy
FEGSEM
Zeiss
Used for scanning electron microscopy to analyze the morphology of perovskite films.
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F4-TCNQ
Sigma-Aldrich
Used as a dopant in hole transport materials to enhance conductivity and decrease charge recombination.
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Spiro-OMeTAD
Used as a hole transport material in perovskite solar cells.
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TiO2
Used as an electron transport material in perovskite solar cells.
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Omni 300 LOT ORIEL
LOT ORIEL
Used for recording the external quantum efficiency of the solar cells.
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Spectra Physics Oriel 150 W
150 W
Spectra Physics
Solar simulator used to measure the current-voltage characteristics of the solar cells.
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