周二军ChemSusChem：用于高效稳定有OSCs的通用型聚基空穴传输层材料

主要内容

嘉兴学院李在房、周二军、Guibin Li、宋嘉兴等人开展相关研究，针对当前应用最广泛的空穴传输层（HTL）材料聚（3,4-乙烯二氧噻吩）:聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS，型号AI 4083）存在的酸性强、亲水性高的缺陷，及其对有机太阳能电池（OSCs）器件稳定性的制约问题，设计并合成了一种新型含三氟甲基的磺化共聚物（PSF）作为抗衡离子，将其与聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）复合，成功制备出兼具优异溶液稳定性与成膜稳定性的PEDOT:PSF复合物。PSF分子主链为含氟刚性结构且磺酸盐基团含量更低，其引入不仅大幅降低了复合材料的酸性，还显著减弱了其吸湿性，有效减缓了OSCs器件的衰减速率。

为进一步优化PEDOT:PSF空穴传输层的性能，研究人员在PEDOT:PSF薄膜中引入全氟磺酸树脂（Nafion）以增强其防潮防护能力，并通过Nafion与PH1000的协同改性，显著提升了PEDOT:PSF分子的聚集程度与有序性，进而优化了该空穴传输层的导电性与空穴传输能力；后掺杂处理同时改善了PEDOT:PSF薄膜的表面均匀性，有效降低了界面复合损耗。此外，掺杂型PEDOT:PSF的功函数有所提升，这为器件开路电压的提高提供了重要支撑。

性能测试结果表明，将该掺杂型PEDOT:PSF空穴传输层分别应用于PM6:Y6、PM6:BTP-eC9、PM6:L8-BO及D18:L8-BO四种不同活性层体系的OSCs时，器件**功率转换效率（PCE）分别达到16.71%、17.20%、18.36%和18.55%，整体性能与传统PEDOT:PSS（AI 4083）基器件相当或更优。稳定性测试显示，连续光照730小时后，基于掺杂型PEDOT:PSF与纯相PEDOT:PSF的OSCs仍分别保留初始效率的83%与71%，而PEDOT:PSS基器件的效率仅剩余初始值的58%。

综上，本研究制备的PEDOT:PSF空穴传输层性能优异，不仅为高效稳定OSCs的制备提供了一种**潜力的PEDOT:PSS替代材料，也证实了通过进一步精细调控共聚物组成，有望实现器件性能的持续优化。

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