Angew. Chem. :无掺杂的NiOx纳米晶颗粒:一种用于钙钛矿光电商业化的低成本稳定空穴传输材料

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经过十多年的发展,钙钛矿太阳电池的商业化应用已经呼之欲出。其中,反式结构的钙钛矿太阳电池最具有率先产业化的潜力。但是受限于有机空穴材料高昂的价格和有待提高的稳定性,越来越多的学者开始尝试采用无机材料作为空穴传输层。在本篇文章中,作者着重讨论了无机NiOx纳米晶颗粒合成的基础科学问题、薄膜缺陷调控及在不同光电器件中的应用。



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在2015年,香港大学Wallace Choy教授团队发明了一种简单化学沉淀方法来合成高度结晶无掺杂的NiOx纳米晶颗粒,从而能够采用低温溶液法制备结晶度高,成膜性好且具有极高空穴传输性能的空穴传输层,将其应用于在刚性和柔性衬底上并获得具有17.60%和14.53%的光电转化效率的高效反式钙钛矿太阳电池。

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基于以上制备方法,NiOx纳米晶不仅仅在单节和柔性钙钛矿太阳电池中得到了广泛的探索和研究,近期还被应用在全钙钛矿叠层太阳电池以及钙钛矿硅叠层器件中。迄今为止,基于NiOx纳米晶的单结和串联钙钛矿太阳电池的最高效率分别为23.91%和27.40%。

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在这篇综述中,复旦大学光电研究院张鸿青年研究员联合香港大学Wallace Choy教授和华北电力大学姚建曦团队,系统总结了无掺杂NiOx纳米晶颗粒的不同合成路线,并对NiOx表界面修饰与功能化进行讨论。尽管NiOx/钙钛矿界面的改性已被证明是降低界面缺陷密和调控钙钛矿膜质量的有效策略,但揭示钝化机制对于指导未来高效改性材料的设计仍然是非常必要的。同时,无掺杂NiOx纳米晶还被用作钙钛矿发光二极管和光电探测器中的空穴传输层。进一步表明,无掺杂剂的NiOx纳米晶是实现高性能钙钛矿光电器件的有效空穴传输材料,以及广泛的应用可能与空间,在钙钛矿太阳电池产业化的道路上具有重要的应用潜力。

文信息

Dopant-free NiOx Nanocrystals: A Low-cost and Stable Hole Transport Material for Commercializing Perovskite Optoelectronics

Hong Zhang, Chenxu Zhao, Jianxi Yao, Wallace C. H. Choy


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202219307




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