纳米人-Joule：NiO空穴传输层界面处理改善电池性能

Joule：NiO空穴传输层界面处理改善电池性能

纳米技术纳米 2020-07-10

在钙钛矿太阳能电池中，NiO_x空穴传输层通常能够作为非常好的空穴传输层材料，因为其非常好的接触性、廉价、稳定、易于大量制备。但是，和有机空穴传输材料相比，NiO_x材料通常具有开路电压较低的缺点。因此，亚利桑那大学Neal R. Armstrong、国家可再生能源实验室Michael D. McGehee等报道了对NiO_x和钙钛矿之间的电子移动传输-质子传输过程，并通过XPS、UPS表征方法验证了Ni^≥3+金属离子在NiO_x层中同时对阳离子有机胺的脱质子、碘化物的氧化总展现了Brønsted质子接收体和Lewis电子接收体的双重作用，并在钙钛矿-NiO_x界面上形成富PbI_2-xBr_x并阻碍了空穴传输作用，随后作者通过在沉积钙钛矿层的过程中加入过量A位点阳离子消除电池中的反应性Ni^≥3+物种，实现了将电池的开路电压提高至1.15 V，同时电池效率提高为~20 %。作者认为这项发现具有普适性作用，并且可能在TiO₂、SnO₂传输层的处理中展现应用。

本文要点：

（1）

制备了基于glass/ITO/NiO_x/Cs_0.25FA_0.75Pb(Br_0.2I_0.8)₃ perovskite/LiF/C60/bathocuproine (BCP)/Ag结构的钙钛矿太阳能电池，当在钙钛矿合成过程中加入过量1~3 mol %A位点离子，实现了将开路电压由0.92 V提高为1.15 V，同时电池效率由15.06 %提高为19.66 %。此外，当加入的过量FA⁺高于3 mol %，填充因子和电流密度反而会降低。当过量FA⁺的量为3 mol %，开路电压为1.14 V，电流密度为20.34 mA/cm²，填充因子85 %，并实现了19.66 %的电池效率。