侯娟&馬偉CJC：PCE 25.86%，Mg:NiOx空穴傳輸層助力高效穩(wěn)定的PSCs

發(fā)表時間：2025-11-07 10:25

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主要內(nèi)容

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）作為**潛力的薄膜光伏器件，其認(rèn)證光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）已高達(dá)27.3%。由氧化鎳（NiOx）和[4-（3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基）丁基]膦酸（Me-4PACz）組成的空穴傳輸層（HTL），被廣泛應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中。然而，NiOx存在分散性不佳、導(dǎo)電性欠佳以及能級不匹配等問題，同時Me-4PACz在NiOx表面的覆蓋并不均勻。

針對上述問題，石河子大學(xué)侯娟教授與西安交通大學(xué)馬偉教授、吳強(qiáng)教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)，成功合成了具有更多表面羥基的鎂離子摻雜氧化鎳（Mg:NiOx）。更多的表面羥基為Me-4PACz提供了豐富的結(jié)合位點(diǎn)，使得Me-4PACz的覆蓋更加致密且均勻。這一改進(jìn)有效減少了埋層界面處的缺陷數(shù)量，為鈣鈦礦（PVK）的結(jié)晶營造了更優(yōu)的環(huán)境。

此外，Mg:NiOx/Me-4PACz與PVK實(shí)現(xiàn)了更佳的能級匹配。研究結(jié)果表明，Mg:NiOx的最高占據(jù)分子軌道（HOMO）能級從 -5.03 eV 降低至 -5.13 eV，同時氧化銦錫（ITO）/Mg:NiOx/Me - 4PACz的費(fèi)米能級下移，這充分證明空穴傳輸層（HTL）與PVK之間的能級匹配顯著優(yōu)化。更優(yōu)的能級匹配顯著增強(qiáng)了空穴提取能力，使得Mg:NiOx器件的開路電壓（Voc）和填充因子（FF）均得到提升。

基于Mg:NiOx制備的面積為0.06 cm2的PSCs，展現(xiàn)出了高達(dá)25.86%的光電轉(zhuǎn)換效率，相較于基于NiOx的器件（24.51%）有了顯著提升。在室溫下，經(jīng)AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜連續(xù)光照測試462小時后，采用Mg:NiOx的PSCs仍能保持初始光電轉(zhuǎn)換效率的96.8%，而采用NiOx的PSCs僅能保持初始光電轉(zhuǎn)換效率的62.9%。

綜上所述，石河子大學(xué)侯娟教授與西安交通大學(xué)馬偉教授、吳強(qiáng)教授等組成的研究團(tuán)隊(duì)，通過合成Mg:NiOx，成功提升了PSCs的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，為鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展提供了新的思路。