威廉希尔官网张金宝教授课题组在有机半导体导电机制的研究中取得重要进展。团队围绕有机空穴传输材料效率低和稳定性差等问题开展了系列工作，改进了材料沉积成膜的方法，深入探索了薄膜结构影响器件稳定性的规律，进一步揭示了掺杂阴离子的工作机制。
尽管传统真空蒸镀方法具有操作简单、重复性好和易于规模化等优点，但采用该方法制备的无掺杂有机空穴传输材料薄膜在太阳能电池中转换效率较低。张金宝教授团队提出一种改进的蒸镀方法，即利用溶剂蒸汽退火辅助热蒸发，实现了对有机薄膜的微观形貌和光电特性的有效调控，将钙钛矿太阳能电池器件的转换效率从14.68%提高到20.02%。此外，采用该方法制备的未封装太阳能电池展示出优异环境和热稳定性。
相关成果以 “Evaporated Undoped Spiro-OMeTAD Enables Stable Perovskite Solar Cells Exceeding 20% Efficiency”为题发表在期刊Advanced Energy Materials上，并被选为期刊封面。威廉希尔官网2020级硕士研究生杜国政为该论文第一作者，张金宝教授和杨丽助理教授为该文共同通讯作者。
在上述工作中，团队发现蒸镀方法制备的器件展示出非常强的光浸润现象(light soaking effects)，这严重影响器件性能的重复性。该团队设计一系列的原位光电性能测试，系统研究了光照下空穴传输材料薄膜和界面处结构和化学组分的变化，揭示出光照诱发钙钛矿层中的离子向空穴传输层中发生了迁移，将界面处的有机空穴传输材料进行掺杂，进而有效提高了载流子的注入效率和改善了器件性能。该工作为理解有机空穴传输材料的光浸润效应提供了新思路。
相关工作以“Light Soaking Induced Halide Doping of Evaporated Spiro-OMeTAD in Perovskite Solar Cells”发表在期刊 Laser & Photonics Reviews上。威廉希尔官网2020级研究生杜国政为论文的第一作者，张金宝教授和杨丽助理教授为论文的共同通讯作者。
为进一步探究配位阴离子在有机空穴传输材料中的作用机制，该团队通过调控阴离子的电荷离域程度，深入研究了阴离子结构和薄膜导电性及光伏性能间的内在联系。该研究发现低离域程度的阴离子有利于提高有机空穴传输材料掺杂效率，但导致薄膜导电性降低和器件效率降低。而且，低离域程度阴离子影响空穴传输过程中配位离子交换的速度，导致器件表现出严重的光浸润效应。为解决该问题，团队开发了一种锂离子限域策略来调节阴离子解离动力学，有效消除了器件光浸润问题，实现了器件效率和稳定性的提升。
相关成果以“Anion modulated chemical doping of organic hole conductor boosts efficiency and stability of perovskite solar cells”为题发表在期刊Advanced Functional Materials上。威廉希尔官网2021级硕士研究生董佩瑶为论文第一作者，张金宝教授和杨丽助理教授为文章共同通讯作者。
论文链接：
Advanced Energy Materials：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202103966?af=R
Advanced Energy Materials Journal Cover：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202270092
Laser Photonics Review：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/lpor.202200475
Advanced Functional Materials:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202211304
