作者：MaterialsViews

2012年，Nam-GyuPark課題組首次報(bào)道了全固態(tài)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，并取得了9%的光電轉(zhuǎn)換效率和長(zhǎng)達(dá)500小時(shí)的空氣穩(wěn)定性。由于鈣鈦礦材料具有較高的光吸收系數(shù)，在短短的6年中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率取得了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。截至目前，已獲得了23.7%的認(rèn)證效率。

在倒置p-i-n鈣鈦礦電池中，通常采用寬帶隙和熱穩(wěn)定性良好的NiO作為空穴傳輸層。由于NiO具有較差的導(dǎo)電性和較低的遷移率，人們通常采用離子摻雜的方法來(lái)改善NiO的電學(xué)性能。除此之外，調(diào)節(jié)退火過(guò)程中的氧含量是另一種改善NiO電學(xué)性能的簡(jiǎn)便方法。氧含量的改變可以使NiO中的鎳/氧比發(fā)生變化，一個(gè)Ni2+空位可以產(chǎn)生兩個(gè)Ni3+離子，而Ni3+離子的形成則決定了NiO的p型特性。因此，研究NiO退火過(guò)程中的氧含量對(duì)于提高倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率具有重要的意義。

近日，Nam-GyuPark課題組在SolarRRL上報(bào)道了退火氛圍及氧分壓對(duì)氧化鎳空穴傳輸層的影響以實(shí)現(xiàn)高效倒置p-i-n鈣鈦礦電池。用溶膠-凝膠法旋涂制備的NiO薄膜分別在O2，air，N2和Ar四種氛圍中退火，并以此為空穴傳輸層制備鈣鈦礦電池。

與N2和Ar中退火的NiO薄膜相比，氧過(guò)量條件下（air和O2）得到的NiO薄膜具有更好的導(dǎo)電性和更高的遷移率，使得鈣鈦礦電池獲得了更高的光電流和光電轉(zhuǎn)換效率。這表明了氧氣過(guò)量條件對(duì)于NiO形成p型特性具有至關(guān)重要的作用。與此同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)用空氣退火的NiO薄膜制備的電池效率比O2退火條件下的電池效率要高（air-15.68%，O2-14.93%）。通過(guò)熒光測(cè)試分析發(fā)現(xiàn)，純O2退火條件下制備的NiO薄膜的空穴萃取能力較差，導(dǎo)致光生載流子不能被充分收集。這表明了氧分壓的重要性，不僅決定了NiO空穴選擇層中的載流子傳輸效率，還影響了鈣鈦礦和NiO界面的空穴收集效率。通過(guò)仔細(xì)調(diào)控NiO退火氧分壓，當(dāng)氧含量接近30%（O2/（O2+N2））時(shí)，鈣鈦礦電池實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能（PCE=16.32%）。這項(xiàng)研究為提高倒置NiO鈣鈦礦電池效率提供了科學(xué)依據(jù)。

鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池，屬于第三代太陽(yáng)能電池，也稱作新概念太陽(yáng)能電池。有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池自從2009年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，一路高歌猛進(jìn)效率突飛猛進(jìn)效率一度達(dá)到22.1%，其發(fā)展之迅猛可謂前所未見。目前，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池(PSCs)的商業(yè)化仍然要求電池?fù)碛懈咝屎土己玫拈L(zhǎng)期環(huán)境穩(wěn)定性。