氧化鎳在倒置平面鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用進(jìn)展*

王佩佩 張晨曦 胡李納 李仕奇 任煒樺 郝玉英

(太原理工大學(xué)物理與光電工程學(xué)院， 新型傳感與智能控制教育部重點實驗室， 太原 030024)

近年來有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells， PSCs)因具有光電轉(zhuǎn)換效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注.空穴傳輸層(hole transport layer， HTL)的選擇及其優(yōu)化對器件的性能至關(guān)重要.氧化鎳(NiOx) HTL具有化學(xué)穩(wěn)定性好、空穴遷移率高、制備方法簡單等特點， 在PSCs中得到了廣泛應(yīng)用.本綜述從NiOx HTL在平面PSCs中的應(yīng)用入手， 系統(tǒng)介紹了通過摻雜和表面修飾法實現(xiàn)對NiOx HTL薄膜的結(jié)構(gòu)和光電性能的改性， 并從能級匹配、空穴遷移率及結(jié)晶性等多個角度詳細(xì)評述了NiOx改性對PSCs光電轉(zhuǎn)換效率、填充因子、開路電壓、短路電流和穩(wěn)定性的影響規(guī)律， 最后對于NiOx平面PSCs的未來進(jìn)行了展望.

1 引 言

有機-無機鹵化物鈣鈦礦由于其優(yōu)異的吸光性能、高載流子遷移率、低陷阱態(tài)密度和長的電子空穴擴散長度而成為明星光伏材料.鈣鈦礦的一般化學(xué)式為ABX3， 其中A通常為一價陽離子， 如有機官能團， Cs+等，B通常為Sn2+， Pb2+和Ge2+等，X為鹵素陰離子Cl—， Br—或I—.經(jīng)過十余年的發(fā)展， 有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells， PSCs)的光電轉(zhuǎn)換效率(photoelectric conversion efficiency， PCE)已經(jīng)從3.8%提升到25.5%[1-4]， 可與商用的硅基太陽能電池相媲美.

PSCs的結(jié)構(gòu)主要分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)，根據(jù)其光生載流子傳輸方向又分為正置結(jié)構(gòu)和倒置結(jié)構(gòu)(圖1(a)為正置介孔結(jié)構(gòu)， 圖1(b)為倒置介孔結(jié)構(gòu)， 圖1(c)為正置平面結(jié)構(gòu)， 圖1(d)為倒置平面結(jié)構(gòu)).介孔結(jié)構(gòu)是借鑒染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)……