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南开大学罗景山AFM: 1.21 V开压!NiOx改性提升倒置无机钙钛矿太阳能电池的开路电压

知光谷  · 公众号  ·  · 2025-03-05 08:00

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开发高效的倒置 p-i-n 结构无机CsPbI3钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其适合作为钙钛矿 / 硅叠层太阳能电池的顶电池而备受关注,尤其是其合适的带隙(≈1.7 eV)。然而,传统的空穴传输层(HTL)材料NiOx存在一些显著问题,包括低本征电导率、高缺陷密度、与钙钛矿界面的能级不匹配,以及可能与钙钛矿前驱体发生不利的化学反应,导致非辐射复合增加。

南开大学罗景山等人 通过在倒置CsPbI 3 钙钛矿太阳能电池中引入六氟硅酸钾(KSiF6)改性的镍氧化物纳米颗粒,解决了这些问题。KSiF6的高电负性NiOx增加了中Ni3+的含量,显著提升了电导率。同时,改性 HTL 中的钾(K)在退火后扩散到钙钛矿层中,进一步钝化了晶界处的缺陷。最终,在环境空气条件下实现了 19.8% 的功率转换效率(PCE),开路电压(Voc)从 1.14 V 显著提升至 1.21 V。

文章亮点总结


  1. 镍氧化物改性提升电导率
    :通过引入六氟硅酸钾( )改性镍氧化物,显著增加了 的含量,提升了空穴传输层的电导率,从而改善了钙钛矿太阳能电池的性能。
  2. 钾离子钝化缺陷
    :改性 HTL 中的钾(K)在退火后扩散到钙钛矿层中,有效钝化了晶界处的缺陷,减少了非辐射复合,进一步提升了电池的开路电压和效率。
  3. 高效倒置无机钙钛矿电池
    :在环境空气条件下,改性后的倒置无机钙钛矿太阳能电池实现了 19.8% 的功率转换效率,开路电压从 1.14 V 提升至 1.21 V,展示了其在钙钛矿 / 硅叠层电池中的潜在应用。


T. Chen, L. Duan, J. Luo, Increasing VOC of Inverted Inorganic Perovskite Solar Cells Through Nickel Oxide Modification. Adv. Funct. Mater. 2025, 2502033.

https://doi.org/10.1002/adfm.202502033



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