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氯化钠掺杂PEDOT:PSS实现高填充因子钙钛矿太阳能电池

近年来， 以CH3NH3PbI3为代表的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其突出的光电性能和高光电转换效率而受到研究者们越来越多的关注。其中PEDOT:PSS作为一种传统的空穴传输材料，其具有高透光率、良好的热稳定性以及和钙钛矿匹配的级，被广泛的应用于反式的平面钙钛矿太阳能电池结构中。但是，以往的研究很少关注PEDOT:PSS的表面属性对钙钛矿晶体生长和器件性能的影响。

这一方法不仅改善了PEDOT:PSS本身的导电性，同时通过其表面分布的NaCl小晶体改善了上层钙钛矿薄膜的质量。通过这种简单的方式同时提高了填充因子（高达81.9%）和开路电压，使钙钛矿电池的性能从平均的15.1%提升到了17.1%，g达到18.2% 且基本没有出现迟滞现象。通过系统的分析对比阐明了电池性能提升的本质可归因于两方面: ① NaCl的掺杂导致了PEDOT和PSS的相分离，从而提高了电导率和空穴提取能力；② 基本一致的NaCl和MAPbCl3晶格参数（不匹配度低于<2%）和 （001）面匹配的氯原子排列使得PEDOT:PSS 表面分布的NaCl作为种子诱导形成了均匀的具有一定（001）取向的钙钛矿薄膜。该研究能很好的与印刷技术相兼容，PEDOT/PSS，从而实现和晶体取向可调的钙钛矿太阳能电池的量产。

研究者对PEDOT:PPS:CFE电极进行了机械柔韧性测试。在3 mm弯折曲率半径下，该电极相较ITO电极表现出良好的柔韧性。通过对不同薄膜的极限挠度曲线测试，可以发现PEDOT:PPS:CFE的杨氏模量明显降低，从而减少了透明导电薄膜在弯折情况下所受到的机械应力。这一结论也通过有限元应力模拟和弯折前后电极的显微镜照片得到证实。

尽管强酸处理能显著提高PEDOT:PSS薄膜的导电率，但大多数强酸处理易破坏塑料衬底，PEDOT/PSS找哪家，影响器件的机械柔性。为了制备高导电性PEDOT:PSS并避免破坏塑料衬底，一条路线是使用转移-印刷方法。然而，转印-印刷工艺复杂苛刻，PEDOT/PSS哪家好，要严格调控界面间的范德华力。另一种途径是制备金属/ PEDOT：PSS的双层结构的电极。利用金属薄膜提高电极的方块电阻，然而，PEDOT/PSS好不好，PEDOT:PSS薄膜的导电率（500-1000 S/cm）有待提高；另外，PEDOT:PSS水分散体酸性强（pH=1），对金属有腐蚀破坏作用，会降低电极和器件的性能。而室温温和甲磺酸处理为制备柔性的PEDOT:PSS 的塑料电极提供了一条简单而有效的途径。