在n-i-p鹵化物鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中，用無機(jī)材料替代有機(jī)p型半導(dǎo)體可顯著提升長(zhǎng)期穩(wěn)定性。盡管氧化鎳（NiO?）在倒置結(jié)構(gòu)中作為空穴傳輸層（HTL）表現(xiàn)優(yōu)異，但其在常規(guī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用仍受限于膠體穩(wěn)定性、界面完整性和電荷傳輸效率的平衡問題。
本研究廈門大學(xué)曹昉、李靜、吳炳輝和鄭南峰等人提出了一種雙功能配體設(shè)計(jì)策略，通過結(jié)合短鏈和長(zhǎng)鏈分子，將溶液加工的NiO?納米顆粒優(yōu)化為高性能HTL。該配體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三重協(xié)同作用：（1）通過協(xié)同吸附能調(diào)控穩(wěn)定膠體；（2）通過降低C/Ni比率增強(qiáng)顆粒間電荷轉(zhuǎn)移；（3）通過配體介導(dǎo)的電荷重新分布實(shí)現(xiàn)界面能級(jí)對(duì)齊。此外，在優(yōu)化的NiO?基質(zhì)中加入4.2 wt.%的無摻雜劑聚（3-己基噻吩）（P3HT），形成了雙通道空穴傳輸路徑，使小面積器件（0.09 cm2）和微型組件（21.8 cm2）的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）分別達(dá)到24.32%和22.34%，創(chuàng)下了NiO?基n-i-p結(jié)構(gòu)的效率新紀(jì)錄。
微型組件在60°C/50% RH濕熱條件下運(yùn)行700小時(shí)后性能衰減低于5%。這項(xiàng)工作解決了金屬氧化物HTL在溶液加工性與光電性能之間的固有矛盾，為穩(wěn)定鈣鈦礦光伏器件的規(guī)?；圃焯峁┝瞬牧蟿?chuàng)新框架。
文章亮點(diǎn)總結(jié)
雙配體協(xié)同優(yōu)化：通過短鏈（C8）和長(zhǎng)鏈（OAm）配體的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了NiO?納米顆粒的高分散性和高效電荷傳輸，同時(shí)減少絕緣配體對(duì)電荷傳輸?shù)淖璧K。
雙通道空穴傳輸：引入4.2 wt.%的無摻雜劑P3HT，形成雙通道傳輸路徑，顯著提升器件效率，小面積PSC效率達(dá)24.32%，微型組件效率達(dá)22.34%。
卓越穩(wěn)定性：雙配體策略和P3HT的加入大幅提升了器件的濕熱穩(wěn)定性，微型組件在700小時(shí)濕熱測(cè)試后性能衰減低于5%，展現(xiàn)出優(yōu)異的工業(yè)應(yīng)用潛力。
Ligand Engineering of Solution-Processed NiOx for High-Performance n-i-p Perovskite Photovoltaics
F. Cao, X. Dai, D. Tian, Y. Peng, J. Yin, J. Li, Y. Yang, N. Zheng and B. Wu, Energy Environ. Sci., 2025, Accepted Manuscript , DOI: 10.1039/D5EE00736D
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/ee/d5ee00736d
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