基于氧化镍空穴传输层的钙钛矿太阳能电池研究

【作者】 王暾； 丁东； 刘洪； 沈文忠；

【机构】 上海交通大学太阳能研究所；

【摘要】 氧化镍作为空穴传输层材料在制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池方面具有巨大的潜力。然而,它的制造和操作过程受到了很大的限制。本文提出了一种快速、均匀制备介孔氧化镍薄膜的电化学沉积方法以及采用可控的紫外/臭氧处理方法,对其进行优化处理。电化学沉积测试结果表明,氧化镍薄膜厚度的增加和表面粗糙度的降低有利于光的传输,在特定沉积电流密度下,通过调整沉积时间可以获取最佳的薄膜形貌,氧化镍薄膜显示了极高透光率和与钙钛矿吸光层相匹配的能级,减少了入射光损失,提高了钙钛矿和氧化镍界面处的电荷抽取能力,最终获得了最佳的光电性能参数。在此基础上,对制备的氧化镍薄膜进行不同时长的紫外/臭氧处理,发现它对器件的光伏特性有显著影响。随着紫外/臭氧处理时间的增加,氧化镍薄膜的亲水性、导电性、镍/氧含量非化学计量比和价带能级均有不同程度的提高。此外,钙钛矿晶粒尺寸、钙钛矿/氧化镍界面的复合电阻以及器件的内建电场也显著提高,最终使得短路电流密度(J_SC)和开路电压(V_OC)增大。综合以上因素,在最佳处理时长下,钙钛矿太阳能电池效率高达19.67%,并获取了较高的V_OC（>1.1V）和J_SC(>23mA·cm^-2)。仿真结果与实验测试结果也必将吻合。希望该项工作能够促进太阳能电池领域的发展。更多还原