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钙钛矿是当前备受关注的“明星”材料，已经被应用于光伏、热电、纳米等等多个领域，其中太阳光伏领域的应用无疑是最热门和最主要的方向。随着不同钙钛矿制备方法的发展，例如顺序沉积、蒸汽沉积以及抗溶剂方法，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率（PCE）一直在大步增长，最近的认证效率已经达到23%。传统钙钛矿太阳能电池器件结构中的空穴传输层对于传输空穴、阻止电子及保护钙钛矿防止受到外界诸如湿气、热及氧气的影响都起到重要作用，不同的空穴传输材料被开发出来，用于钙钛矿电池器件以提高其性能，商业可得的有机空穴传输材料以2,2',7,7'-四-（二甲氧基二苯胺）-螺芴（Spiro-OMeTAD）为代表，目前高效率的钙钛矿太阳能电池中几乎都有它的身影。但是，这类有机空穴传输材料成膜时如果没有掺杂剂，往往会表现了低的空穴迁移率，器件的效率较低；而加入掺杂剂，又会影响到器件寿命。此外，其他不含掺杂剂或者疏水空穴传输材料效率普遍不高，同时也面临着与合成相关的问题，而且重复性较差。

无机空穴传输材料拥有较好的空穴传输特性及稳定性，所以是非常好的替代品。但是，这类材料在钙钛矿层上加工困难，这拖累了其效率的提高。最近，韩国浦项工科大学（POSTECH）的Taiho Park教授课题组报道了一种基于氧化钨（WO3）和Spiro-OMeTAD的可溶液加工的无机-有机双层空穴传输层。WO3作为无机空穴传输材料，能级合适，化学性质稳定，不溶于水，而且环境友好。作者在WO3多孔纳米材料上面旋涂上有机空穴传输材料Spiro-OMeTAD，这种WO3 / Spiro-OMeTAD双层空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中可实现高效率及高稳定性，最高效率可达21.44%。

图3. （a）截面电镜示意图，（b）电流-电压曲线，（c）器件效率示意图，（d）稳态效率或者稳态电流示意图。图片来源：Adv. Energy Mater.

随后作者对其稳定性进行了一系列测试。发现在外部环境中，30天后双层空穴传输材料的器件比Spiro-OMeTAD的器件衰减变得更慢（图4a）。而对于热稳定性，双层空穴传输材料的器件则表现出了更加明显的优势（图4b）。在湿度超过80%的稳定性测试中，双层空穴传输材料的器件仍然优于单层材料的器件（图4c）。

图4.（a）外部环境的稳定性测试，（b）热稳定性测试，（c）湿度超过80%的稳定性测试。图片来源：Adv. Energy Mater.

总之，作者引入可溶液加工的WO3纳米粒子，并在上面再次旋涂Spiro-OMeTAD，从而设计了双层空穴传输层界面，该双层材料展示出了明显优于单层材料的效率优势，而且器件稳定性也有较大提高。但是，这种结构也大大增加了器件的成本，假如能够引入单层空穴传输材料并达到这种结果，则会有更大的商业潜力。

原文

Solution Processable Inorganic-Organic Double-Layered Hole Transport Layer for Highly Stable Planar Perovskite Solar Cells

Adv. Energy Mater., 2018, 8, 1801386, DOI: 10.1002/aenm.201801386