侯娟&马伟:PCE 25.86%，Mg:NiOx空穴传输层助力高效稳定的PSCs|niox|pce|侯娟|空穴|能级|钛矿|马伟

主要内容

钙钛矿太阳能电池（PSCs）作为极具潜力的薄膜光伏器件，其认证光电转换效率（PCE）已高达27.3%。由氧化镍（NiOx）和[4-（3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基）丁基]膦酸（Me-4PACz）组成的空穴传输层（HTL），被广泛应用于钙钛矿太阳能电池（PSCs）中。然而，NiOx存在分散性不佳、导电性欠佳以及能级不匹配等问题，同时Me-4PACz在NiOx表面的覆盖并不均匀。

针对上述问题，石河子大学侯娟教授与西安交通大学马伟教授、吴强教授等组成的研究团队，成功合成了具有更多表面羟基的镁离子掺杂氧化镍（Mg:NiOx）。更多的表面羟基为Me-4PACz提供了丰富的结合位点，使得Me-4PACz的覆盖更加致密且均匀。这一改进有效减少了埋层界面处的缺陷数量，为钙钛矿（PVK）的结晶营造了更优的环境。

此外，Mg:NiOx/Me-4PACz与PVK实现了更佳的能级匹配。研究结果表明，Mg:NiOx的最高占据分子轨道（HOMO）能级从 -5.03 eV 降低至 -5.13 eV，同时氧化铟锡（ITO）/Mg:NiOx/Me - 4PACz的费米能级下移，这充分证明空穴传输层（HTL）与PVK之间的能级匹配显著优化。更优的能级匹配显著增强了空穴提取能力，使得Mg:NiOx器件的开路电压（Voc）和填充因子（FF）均得到提升。

基于Mg:NiOx制备的面积为0.06 cm²的PSCs，展现出了高达25.86%的光电转换效率，相较于基于NiOx的器件（24.51%）有了显著提升。在室温下，经AM 1.5G标准光谱连续光照测试462小时后，采用Mg:NiOx的PSCs仍能保持初始光电转换效率的96.8%，而采用NiOx的PSCs仅能保持初始光电转换效率的62.9%。

综上所述，石河子大学侯娟教授与西安交通大学马伟教授、吴强教授等组成的研究团队，通过合成Mg:NiOx，成功提升了PSCs的光电转换效率和稳定性，为钙钛矿太阳能电池的发展提供了新的思路。