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  近日，來自華南理工大學的覃東歡副研究員、莫越奇研究員和暨大侯林濤研究員等人在Nano Energy發文，題為：“High-efficient nanocrystal solution-processed CdTe nanocrystal solar cells incorporating a novel crosslinkable conjugated polymer as the hole transport layer”。研究人員將一種新型的可交聯（熱交聯溫度120度左右）聚合物(二苯基硅烷-co-4-乙烯基-三苯胺)(Si-TPA)作為空穴傳輸層（HTL）用于溶液法制備的CdTe納米晶太陽能電池。研究人員發現與沒有HTL或者其他高分子HTLs的器件相比，采用Si-TPA HTL的器件展現出了更優異的性能。加入Si-TPA 所帶來的性能提升研究人員認為是Si-TPA與CdTe偶極子效應，同時與碲化鎘的能級更加匹配，大幅減少背復合效應。提升的填充因子表明空穴和電子在含有Si-TPA的器件中更加平衡。研究發現，所制備的具有ITO/ZnO/CdSe/CdTe/Si-TPA/Au 結構的器件，PCE為8.34%（而不使用傳輸層材料的對比器件ITO/ZnO/CdSe/CdTe/Au效率僅為5.6%），這是目前溶液法制備的具有倒置結構的CdTe 納米晶太陽能電池的最高紀錄。

  與此同時，將Si-TPA應用于另一種碲化鎘納米晶電池（器件結構為ITO/ZnO/CdS/CdTe/Si-TPA/Au，受體層為CdS納米晶），也獲得了7.27%的PCE（作為參比器件ITO/ZnO/CdS/CdTe/Au最高效率僅為3.6%），顯然使用Si-TPA傳輸層的器件效率提升了一倍，表明這種熱交聯聚合物具有廣泛的適用性。

圖1. CdTe太陽能電池結構示意圖

CdTe/CdSe太陽能電池結構示意圖，Si-TPA 化學結構，CdTe, CdSe, ZnO, ITO, Si-TPA 和Au的能級.

圖2. Si-TPA表征

(a) Si-TPA在乙腈溶液中的CV曲線；

(b) Si-TPA在甲苯溶液中的吸收度；

(c) Si-TPA紅外吸收譜；

(d) XPS圖：Cd 3d，N 1s.

圖3. CdSe/CdTe 納米晶太陽能電池J-V特性

(a) CdSe/CdTe 納米晶太陽能電池w/o Si-TPA (器件結構: ITO/ZnO/CdSe/CdTe/Si-TPA(w/o)/Au) 在1000Wm?2 (AM1.5 G) 照射下的J-V特性；(b) 暗態；(c)相應EQE譜；(d) CdS/CdTe 納米晶太陽能電池w/o Si-TPA (器件結構: ITO/ZnO/CdS/CdTe/Si-TPA(w/o)/Au) 光照下的J-V特性；(e) 暗態；(f) 相應EQE譜；(器件A和器件C 用Si-TPA HTL, 器件B和器件D無Si-TPA HTL).

圖4. 納米晶太陽能電池的J-V特性

(a)不同HTLs的納米晶太陽能電池的J-V特性；

(b) 相應EQE譜；

圖5. Si-TPA器件C-V特性

(a) w/o Si-TPA器件C-V特性；

(b)一個在偶極層 (Si-TPA)在CdTe/Au界面對能級影響的示意圖；

  研究人員開發了一種新型的可熱交聯的聚合物Si-TPA,它可以作為納米晶太陽電池的空穴傳輸層。通過在CdTe/Au之間引入一層交聯的Si-TPA（約20nm，可溶液加工），使器件的開路電壓、填充系數和短路電流同時得到增強，從而達到了8.34%的高功率轉換效率，這是目前文獻報導中具有倒置結構的碲化鎘納米晶太陽電池的最高水平。結果表明，采用Si-TPA的器件在120℃的優化交聯溫度下，具有較高的Vbi和較好的空穴遷移率，這對于載流子的高效收集和減少復合至關重要。這種簡單的設計也可以用于其它的納米晶系統，例如n型CdS 納米晶太陽能電池，具有很高的PCE：7.27%，幾乎是沒有使用Si-TPA的兩倍，這說明了該聚合物具有廣泛的適應性。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518300582?via%3Dihub#!