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AM: 19.18%纪录效率!基于NiOx纳米粒子空穴传输层的有机太阳能电池

氧化镍(NiOx)作为有机太阳能电池(OSC)中的一种有前景的空穴传输层(HTL)受到了广泛关注,为传统HTL、PEDOT:PSS由于酸性和吸湿性而带来的稳定性挑战提供了潜在的解决方案。然而,相对于供体聚合物,NiOx的功函数(WF)较低,从而降低了OSC中的电荷注入效率。

北京化工大学李韦伟和Qiaomei Chen等人通过稀土掺杂来定制NiOx纳米粒子,以优化WF并探索离子半径对其电子性能的影响。离子半径较大的镧(La3+)和钇(Y3+)离子分别可有效掺杂1%和3%,而离子半径较小的钪(Sc3+)则可实现5%的增强掺杂。较高的掺杂比例显著提高了NiOx的WF。5% Sc3+掺杂将纯NiOx的WF从4.77 eV提高到4.99 eV,同时保持高电导率。

因此,使用5% Sc掺杂的NiOx作为HTL将OSC的功率转换效率(PCE)提高到17.13%,超过纯NiOx的15.64%。通过引入还原剂儿茶酚,效率进一步提高到18.42%,优于基于PEDOT:PSS的器件。此外,当用于三元共混体系(D18:N3:F-BTA3)时,PCE达到19.18%高效率,在已报道的使用溶液加工无机纳米颗粒的OSC中表现最佳。

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