材料化学：ペロブスカイト太陽電池用の有機中間層のCO₂ドーピング

ペロブスカイト太陽電池では、光活性層と電極の間に位置する電荷抽出層として、ドープされた有機半導体が使われることが多い。π共役系低分子化合物である2,2′,7,7′-テトラキス[N,N-ジ(4-メトキシフェニル)アミノ]-9,9-スピロビフルオレン（スピロ-OMeTAD）は、正孔伝導層に最もよく使われる半導体で、その電気特性は、太陽電池の電荷収集効率に大きな影響を及ぼす。スピロ-OMeTADの導電性を高めるために、リチウムビス(トリフルオロメタン)スルホンイミド（LiTFSI）がドーピング処理に用いられることが多く、従来この過程は、スピロ-OMeTAD:LiTFSIブレンドフィルムを空気と光に数時間さらすことによって開始される。酸素がp型ドーパントとなるこの過程は、時間がかかり、周囲条件に大きく依存するので、ペロブスカイト太陽電池の商業化の障害となっている。今回我々は、スピロ-OMeTAD:LiTFSI溶液に、紫外光下でCO₂をバブリングする、高速かつ再現性の高いドーピング法を報告する。CO₂は、光励起されたスピロ-OMeTADから電子を得てp型ドーピングを急速に促し、結果として炭酸塩を析出する。CO₂処理された中間層は、未処理の膜に比べて約100倍高い導電性を示すとともに、後処理なしに安定で高効率のペロブスカイト太陽電池を実現するものである。さらに我々は、この方法がπ共役系ポリマーへのドーピングにも使用できることを示す。

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