BCP空穴阻挡层材料在钙钛矿电池中的应用

OLED(Organic Light Emitting Display)有机发光显示器是继CRT和LCD技术后的第三代显示技术，拥有轻薄、高对比度、柔性可弯曲等性能优势，主要应用于智能手机、智能穿戴设备、笔电、平板、电视等领域。

OLED器件结构

OLED材料是OLED面板的核心组成部分，决定了OLED显示屏的性能表现。

OLED材料层包括电子传输层（ETL）、空穴阻挡层（HBL）、发光层（EML）、空穴传输层（HTL）、空穴注入层（HIL），主要为各类有机材料。

钙钛矿电池实物图

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells，PSCs)于2009年首次被成功制备，其光电转化效率(Power Conversion Efficiency，PCE)仅有3.8%。

基于钙钛矿材料高的光吸收系数、高的载流子迁移率、直接且可调控的光学带隙等显著性能优势，PSCs一经发现就受到了全世界研究者们的广泛青睐并迅速发展。

如今，其最新国际认证光电转化效率（PCE）已达到25.7%，钙钛矿-晶硅叠层电池光电转换效率高达32.5%，显示出强大的商业化应用前景。

然而，由于器件存在光电转化效率低和稳定性较差等问题限制了其应用。

界面修饰是改善钙钛矿太阳能电池光伏性能的有效途径之一。界面修饰可提高载流子迁移率，减少载流子负荷率，进而提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能。

钙钛矿电池结构图

实验表明，在PSCs中，将BCP膜插入到电子传输层和阴极之间，不仅显著提升PSCs器件阴极的电子收集率，还可有效地提升PSCs的光伏性能。

以下是相关实验的具体内容：

该实验所讨论的钙钛矿光伏电池为反式结构器件（p-i-n型）：ITO/NiO_x/MAPbI₃/PC₆₁BM/BCP/Au 尝试将BCP涂覆在钙钛矿薄膜表面，研究其对器件性能的影响。

图1 BCP修饰前后的PSCs结构示意图

图1（a）是BCP小分子结构示意图，从图中可以看出BCP是一种具有高度轴对称的二维片状结构的小分子。

图1（b）和（c）分别是有无BCP溶液对钙钛矿薄膜表面进行界面修饰的器件结构示意图。

本实验通过溶液旋涂法在钙钛矿表面覆盖一层BCP，采用扫描电子显微镜( SEM）观察发现：如图所示，经BCP钝化后的钙钛矿薄膜表面有一层厚度非常薄的膜层，并且在钙钛矿晶体与晶体之间的晶界处附着大量的白色颗粒，这就是通过旋涂工艺操作处理后的BCP小分子。

钙钛矿膜层表面晶界处存在大量的缺陷态，这些缺陷态会严重抑制光生载流子向外电路输运，从而阻碍器件光伏性能的提升。

采用BCP钝化工艺能够有效填补晶界处的空隙，进而减少表面缺陷态的产生，达到改善钙钛矿薄膜质量的效果。

图2 钙钛矿薄膜表面SEM形貌