南湖新闻网讯 （通讯员 郭亚雄）近日，我校理学院谭佐军教授智能感知与信息处理团队通过Li-doping/PN4N插入层策略协同实现钙钛矿/空穴选择层界面载流子的高效动力学转移。相关研究成果以“Overcoming Ni3+ induced non-radiative recombination at Perovskite-Nickel Oxide Interfaces to Boost Voltages in Perovskite Solar Cells”为题在Advanced Materials Interfaces在线发表。
Li-doping/PN4N协同实现界面载流子的高效动力学分离
有机无机杂化铅卤钙钛矿材料是过去十年中最受学术界和工业界关注的光伏新星，与此同时，氧化镍（NiOx）具有稳定性好、高迁移率等特点，是钙钛矿光伏器件理想的空穴传输材料（HTM）。然而，与某些聚合物HTM相比，NiOx提供的开路电压（VOC）相对较低, 这主要受制于钙钛矿/空穴选择层界面处的陷阱辅助非辐射复合。经典的锂掺杂策略会使NiOx的价带顶（VBM）移动，能对NiOx电子能带结构进行有效调整，使其与钙钛矿活性层更加匹配。更为关键的是，载流子动力学研究表明，PN4N插入层策略可有效降低了界面处缺陷密度和与之密切关联的陷阱辅助非辐射复合。两种策略协同能有效降低钙钛矿/空穴选择层界面的能量损失，并促进相关界面电荷转移过程。
此外, 在前期工作中, 本研究团队针对器件回滞较大和热稳定性差等问题，将GAI引入钙钛矿前驱体溶液当中，前驱体中微量的GAI进入取代位形成有机阳离子GA+，有效钝化晶体中正电荷缺陷的同时，通过松弛晶格应力以及形成氢键作用（N-H··I），形成稳定的立方相钙钛矿，有效改善器件的回滞与稳定性问题。相关研究成果发表在Solar RRL (2020, 4, 1900482),。
上述文章郭亚雄博士为第一作者，谭佐军教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项基金资助。
审核人：谭佐军
英文摘要：
Nickel oxide (NiOx) are desirable hole selective material (HSMs) for perovskite photovoltaics because the characteristic in stability and low cost. However, they deliver limited open-circuit voltage (VOC) compared to some organic HSMs. As we known, the performance of perovskite solar cells is predominantly limited by trap-assisted non-radiative recombination at the perovskite/hole-selective layer interfaces. A typical lithium-doping strategy leads to the valence-band maximum (VBM) shift and the electronic levels of NiOx can be tuned robustly match perovskite active layer in perovskite solar cells. More critically, carrier dynamics studies demonstrate another critical PN4N interlayer strategy reduced interfacial density of defect sites and trap-assisted recombination. These merits contribute coordinately to lower energy loss across the perovskite/NiOx interface and facilitate charge transport process through the relevant interface, yielding an VOC values increase to 1.14 V and power conversion efficiencies over 20%.
