直流溅射制备的氧化镍(DC-N)因其可扩展且保形的生长特性,成为钙钛矿太阳能电池(PSCs)空穴传输层(HTLs)产业化应用的理想候选材料。针对传统镍氧化物导电性不足和界面不稳定的问题,本研究通过直流反应溅射(镍靶材)结合低温(≤200℃)空气退火工艺,开发出高质量非掺杂DC-N HTLs。通过协同调控工艺参数,精准定制镍空位浓度以平衡光电性能与界面稳定性,并阐明导电性、透光率和界面稳定性之间的制约关系。对比分析表明,DC-N HTLs在导电性、Ni3+/Ni2+理想配比、结晶质量和界面特性等方面均优于传统射频溅射制备的镍氧化物(陶瓷靶材来源,无论掺杂与否),能有效抑制寄生吸收、复合损失和电荷传输损耗。基于1.68
eV带隙钙钛矿的倒置器件采用DC-N HTLs实现20.71%的能量转换效率(PCE),结合Me-4PACz/Al2O3中间层和厚膜钙钛矿可进一步提升至22.45%。尤其值得注意的是,将DC-N HTLs集成至织构化钙钛矿/硅叠层电池后,在1.0 cm2有效面积上获得32.02%的PCE,为镍氧化物基叠层光伏技术提供了重要指导。




原文:https://doi.org/10.1002/smll.202506247
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