钙钛矿太阳能电池中NiOx钝化：从表面反应性到器件性能
材料科学
2024-02-19 v1 应用物理
摘要
非化学计量氧化镍（NiOx）是唯一成功用作p-i-n型钙钛矿太阳能电池（PSC）中空穴传输材料的金属氧化物。其良好的光电特性和简便的大规模制备方法可能对PSC的未来商业化具有潜在意义，尽管目前报道了含有NiOx空穴传输层的PSC运行稳定性较低。与钙钛矿界面处理解不足的降解反应被认为是稳定性较差的原因，并且各种界面钝化方法已被证明能有效提高整体太阳能电池性能。为了更好地理解该界面发生的过程，我们用三类不同的有机/无机化合物系统地钝化了NiOx上可能的特定缺陷。使用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了其对NiOx和钙钛矿（MAPbI3）的影响，我们发现结构稳定性和薄膜形成可能受到显著影响。结合密度泛函理论（DFT）计算，提出了NiOx-钙钛矿降解相互作用的可能起源。将表面钝化的NiOx纳入基于MAPbI3的PSC中，并通过电流-电压（J-V）、阻抗谱（IS）和开路电压衰减（OCVD）测量研究了其对整体性能，特别是运行稳定性的影响。有趣的是，我们发现由于界面钝化而具有优异的结构稳定性不一定与高运行稳定性相关。这种差异源于界面处过量离子的形成，这对所有太阳能电池参数产生负面影响。
引用
@article{arxiv.2402.10286,
title = {NiOx passivation in perovskite solar cells: from surface reactivity to device performance},
author = {John Mohanraj and Bipasa Samanta and Osbel Almora and Renán Escalante and Lluis F. Marsal and Sandra Jenatsch and Arno Gadola and Beat Ruhstaller and Juan A. Anta and Maytal Caspary Toroker and Selina Olthof},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10286},
year = {2024}
}