近日，我校物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院侯福華研究員課題組在基于氧化鎳的倒置鈣鈦礦太陽電池的埋底界面調(diào)控方面取得了最新進(jìn)展。研究成果以“Dipropyl sulfide optimized buried interface to improve the performance of inverted perovskite solar cells”為題，發(fā)表于學(xué)科卓越期刊《Applied Physics Letters》（nature指數(shù)收錄）上，論文鏈接：https://doi.org/10.1063/5.0226220。
[4-(3,6-二甲基-9H-咔唑-9-基)丁基]磷酸（Me-4PACz）被證實是一種非常有效的NiOx表面鈍化材料，用來提升以NiOx為空穴傳輸層的倒置鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率。然而Me-4PACz鈍化層的親水性較差，不能均勻覆蓋于NiOx上，且不利于后續(xù)鈣鈦礦薄膜的均勻沉積。使得存在于NiOx薄膜表面游離的羥基自由基和高價Ni離子與鈣鈦礦薄膜接觸導(dǎo)致器件穩(wěn)定性下降。
本論文使用二丙基硫醚（DPS）對Me-4PACz的異丙醇（IPA）溶液進(jìn)行摻雜。首先，摻雜DPS可以減少Me-4PACz的分子聚集現(xiàn)象，改善了Me-4PACz/NiOx的界面接觸性能。通過計算鈣鈦礦薄膜在不同襯底的微分壽命，證明改進(jìn)后的器件具有更好的空穴提取效率和更高結(jié)晶質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。然后，X射線光電子能譜測試進(jìn)一步揭示了DPS與NiOx表面的羥基發(fā)生反應(yīng)，并降低了高價Ni4+。使得A位陽離子的去質(zhì)子化反應(yīng)和I-的氧化受到抑制，有效地抑制了鈣鈦礦層的降解。此外，紫外光電子能譜對空穴傳輸層的測試表明，價帶能量的下降歸因于Ni3+含量的增加，使空穴傳輸層和鈣鈦礦層之間價帶能級更加匹配，促進(jìn)了空穴載流子的傳輸。最后，通過不同偏光下的瞬態(tài)光電壓數(shù)據(jù)進(jìn)一步計算得出改進(jìn)后的器件具有較低的復(fù)合系數(shù)和減小的非輻射復(fù)合損失。結(jié)果表明DPS的埋底界面改善，可同時提升器件的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金項目、內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)重點項目、內(nèi)蒙古自治區(qū)本級引進(jìn)高層次人才科研支持項目和內(nèi)蒙古大學(xué)駿馬計劃高層次人才引進(jìn)項目等項目的資助。在該工作中，侯福華研究員為唯一通訊作者，本課題組2022級碩士研究生衛(wèi)佳麗為第一作者，內(nèi)蒙古大學(xué)為唯一完成單位。
（素材來源：科學(xué)技術(shù)處 編輯：王燦 審核：劉雪峰）
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