介孔NiO半导体薄膜的表面态具有与体相不同的特殊性质，能够显著影响界面电子转移和化学物种的吸附。为了获得更好的NiO基p型染料敏化太阳能电池(p-DSCs)的性能，了解表面态对其的作用具有重要意义。

有鉴于此，瑞典乌普萨拉大学Haining Tian报道了一种改进的原子层沉积工艺，通过沉积一层Al₂O₃，可以钝化NiO表面72%的表面态。为研究NiO薄膜表面态的作用提供了具有代表性的对照样品。

文章要点

1）研究发现，介孔NiO薄膜的电导率主要是由表面态决定，而不是由体相决定。此外，在NiO基p-DSCs中，表面态对染料再生（以I^-/I₃^-为氧化还原对）和空穴传输有显著影响。

2）研究人员提出了一种新的染料再生机制，即电子从还原的染料分子转移到带隙内状态，然后转移到I₃⁻物种。这里的带隙内态起到了催化剂的作用，以协助I₃⁻的还原。

3）研究人员提出了一种更完整的机制来阐明p-DSCs中特殊的空穴输运行为，其中空穴输运时间与光强无关，主要与表面态上的渗流空穴跳跃有关。当表面态浓度显著降低时，原始NiO基p-DSCs中与光无关的电荷输运行为转变为与光强成指数依赖关系，这与TiO₂基n型DSCs中观察到的情况相似。

这些关于表面态的作用的结论为研究介孔NiO薄膜的电子性质提供了新的视角。

Lei Tian, et al, Understanding the Role of Surface States on Mesoporous NiO Films, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI：10.1021/jacs.0c08886

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c08886