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采用含锂和钴的空穴传输层提升倒置平面钙钛矿太阳能电池的性能
摘要： 随着太阳能电池的不断发展，钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其空穴传输层在光生载流子收集中的关键作用而受到众多研究者的关注。界面传输层对提升效率和稳定性至关重要。本文研究表明，在采用溶液法室温沉积于ITO基底的NiOx新型无机空穴传输层中，通过锂（Li）与钴（Co）共掺杂可显著增强平面异质结PSCs倒置结构器件的性能。相较于原始NiOx薄膜，适量Li和Co共掺杂能提高NiOx薄膜的光学透过率、功函数、电导率及空穴迁移率。实验进一步证实，在Li/Co-NiOx电极中间层上涂覆CH3NH3PbIxCl3?x钙钛矿薄膜，比原始NiOx具有更优的化学稳定性和太阳光吸收能力。当NiOx中共掺杂10% Li和5% Co时，PSCs的功率转换效率（PCE）从14.1%大幅提升至18.7%，短路电流密度（Jsc）从20.09 mA/cm2增至21.7 mA/cm2，填充因子（FF）也从0.70提高到0.75。实验证明Li/Co共掺杂NiOx是提升PSCs性能的有效掺杂方案。
关键词： 共掺杂、氧化镍、空穴传输层、钙钛矿太阳能电池、性能
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于智能窗应用的电致变色氧化镍薄膜
摘要： 本研究中，采用电沉积技术制备了氧化镍薄膜。通过在氧化铟锡（ITO）基底上对两组不同电位限值进行循环，制得了NiO薄膜。使用较窄电位限值的电沉积技术称为沉积工艺1，而使用较宽电位限值的技术称为沉积工艺2。随后，评估了这两种沉积工艺制备的薄膜作为电致变色材料的性能。结果表明，沉积工艺1和2获得的着色效率（CE）值分别为49 cm2·C?1和10 cm2·C?1。由于第一种沉积工艺制备的薄膜表现出更优的电致变色能力，还计算了该薄膜的开关时间。该NiO薄膜的着色和漂白开关时间分别为5.7秒和7.4秒。沉积工艺1制备的薄膜具有更优的电致变色效果，可能归因于其较小的电位沉积窗口——与采用第二种电沉积技术制备的另一NiO薄膜相比，该工艺产生了更薄的薄膜且薄膜表面无硫酸根离子残留。通过SEM-EDX、拉曼光谱和XPS对薄膜进行了表征。研究发现漂白态的再生受到阻碍，这可能是由于显色态还原过程中涉及的导电通路被阻塞所致。拉曼光谱检测显示还原事件后同时存在Ni(OH)?和NiOOH。
关键词： XPS（X射线光电子能谱）、氧化镍、电致变色、电沉积、拉曼光谱、着色态、漂白态
更新于2025-09-23 15:21:01
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低温（<40°C）常压介质阻挡放电射流处理氧化镍用于p-i-n结构钙钛矿太阳能电池
摘要： 采用扫描模式低温（<40°C）常压氦气介质阻挡放电射流（DBDjet）处理钙钛矿太阳能电池（PSCs）p?i?n结构中的氧化镍（NiO）薄膜。活性等离子体粒子有助于降低陷阱密度、提升透光率与润湿性，并加深价带顶（VBM）能级。低陷阱密度的NiO表面能与MAPbI3层形成更优界面接触，增强载流子提取能力。MAPbI3在亲水性更强的NiO表面能更好结晶，从而抑制晶界与界面的电荷复合。此外，更深的VBM能级可实现更佳的能带排列并降低非辐射复合概率。以0.3 cm/s扫描速率进行He DBDjet处理的NiO，可使PSC效率从13.63%提升至14.88%。
关键词： 大气压、钙钛矿太阳能电池、低温、介质阻挡放电射流、氧化镍
更新于2025-09-23 15:19:57
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由超长羟基磷灰石纳米线和氧化镍组装而成的耐盐Janus蒸发器，用于高效可循环的太阳能海水淡化
摘要： 太阳能驱动的界面水蒸发是海水淡化和水净化领域极具前景的能源利用技术。然而，加热表面盐分积累会严重削弱水的蒸发性能和长期稳定性。本研究展示了一种新型光热纸材料——由超长羟基磷灰石纳米线与玻璃纤维制成的耐高温纸张负载黑色氧化镍（NiO）纳米颗粒，用于太阳能驱动海水淡化。该亲水性HN/NiO光热纸凭借优异的光热转换能力、空气铺层纸张中的快速水分传输特性及良好隔热性能，实现了高效、稳定且可循环的水蒸发。此外，我们开发了基于疏水油酸钠修饰超长羟基磷灰石纳米线的Janus型HN/NiO光热纸，在1 kW m?2光照下展现出83.5%的高蒸发效率。特别地，通过底部疏水超长羟基磷灰石纳米线层与空气铺层纸张中的水分传输通道促进盐分交换，该Janus蒸发器在模拟海水（3.5 wt% NaCl）中使用时表面无盐分积累，兼具高性能与长期稳定的淡化能力。该疏水超长羟基磷灰石纳米线基底Janus蒸发器还可扩展支持其他光热材料（如黑色氧化钛Ti2O3和科琴黑碳），所制备的Janus HN/Ti2O3与Janus HN/KB光热纸同样表现出耐盐淡化功能。这种兼具高效性、稳定性和可循环性的Janus型耐盐光热纸，在太阳能驱动海水淡化与水净化领域具有重要应用潜力。
关键词： 海水淡化、界面水蒸发、水净化、太阳能驱动、光热纸、超长羟基磷灰石纳米线、氧化镍
更新于2025-09-23 15:19:57
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染料敏化太阳能电池中射频溅射氧化镍致密层的厚度依赖性空穴阻挡能力
摘要： 通过射频溅射在透明氟掺杂氧化锡（FTO）与二氧化钛（TiO2）界面涂覆氧化镍（NiO）薄膜，可显著抑制染料敏化太阳能电池（DSSCs）中光生载流子的复合。在300-800 nm波长范围内进行的紫外-可见光学吸收光谱测量显示，溅射10分钟的NiO薄膜平均透射率约为60%，计算得出其光学带隙值为3.4 eV。通过X射线光电子能谱对射频溅射NiO薄膜的Ni 2p3/2、Ni 2p1/2及O 1s进行了全面表征。本研究评估了FTO与介孔TiO2界面处溅射5、10和15分钟NiO薄膜的影响，结果表明DSSCs中的电荷传输对FTO与TiO2界面处的NiO厚度高度敏感。特别值得注意的是，在FTO上溅射10分钟NiO的DSSCs光电转换效率（η）达到约6.8%，而未涂覆NiO的DSSCs仅4.9%。进一步增加NiO厚度会因TiO2向FTO的隧穿概率显著降低而影响电池性能。
关键词： 界面、复合、氧化镍、电荷传输、染料敏化太阳能电池
更新于2025-09-23 15:19:57
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基于p-GaN/NiO纳米结构/n-GaN三明治结构的高灵敏度、快速响应、快速恢复紫外光电探测器
摘要： 制备了一种高性能p-GaN/NiO纳米结构/n-GaN紫外（UV）三明治结构光电探测器，该器件由生长在n-GaN上的NiO纳米结构和p-GaN薄膜层组成。基于GaN p-GaN/NiO纳米结构/n-GaN三明治结构的器件展现出高响应度和快速响应特性。本研究为通过将GaN基材料与金属氧化物纳米结构结合来制备高响应度紫外光电探测器提供了一种方法。
关键词： 三明治结构，氮化镓，氧化镍，光电探测器
更新于2025-09-23 15:19:57
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通过埃级厚度的界面偶极层对等离子体金属与半导体之间扩散电势的任意调控
摘要： 局域表面等离子体共振（LSPRs）因其独特的远场和近场光学特性及应用而备受关注。此外，作为化学势的等离子体纳米颗粒费米能级，是控制等离子体纳米颗粒与半导体界面处热电子/空穴转移的关键特性之一。本文通过调控界面偶极层尝试控制等离子体体系的扩散电势，制备了以金纳米颗粒（Au-NPs）为中间层、钛酸锶（SrTiO3）为电子传输材料、氧化镍（NiO）为空穴传输材料的固态光电转换器件。在Au-NPs/SrTiO3/NiO三相界面原子层尺度沉积铝酸镧界面偶极层，并通过光电测量研究其效应。关键发现是：通过调控界面偶极层的平均厚度与方向，可任意控制等离子体金属与半导体间的扩散电势。仅插入一个厚度不足0.5纳米的单原子层（uc）界面偶极层，就能显著调控等离子体纳米颗粒与周围介质间形成的扩散电势。这种方法无需施加外场（如偏压或光照）或改变基础材料即可调控等离子体电势，尤其对等离子体器件极具价值——该界面偶极层不仅能降低、还能提升数百毫伏量级的开路电压。
关键词： 界面偶极子、费米能级、钛酸锶、氧化镍、空穴转移、热电子、铝酸镧、金纳米粒子、光电转换、局域表面等离子体共振
更新于2025-09-23 15:19:57
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制备氧化镍与碳纳米管复合材料以增强平面钙钛矿太阳能电池中的电荷传输
摘要： 由于金属氧化物的导电性通常不足以用于倒置平面钙钛矿太阳能电池（PSCs），建议采用碳纳米管（CNT）嵌入氧化镍（NiOx）的混合空穴传输材料来增强导电性。通过将CNTs（0-20体积%）引入NiOx溶液，制备了全溶液法加工的NiOx/CNT复合材料。拉曼光谱证实CNTs已成功掺入基于NiOx的混合材料中。通过电导测量和导电原子力显微镜也证实了引入CNTs可提升NiOx的导电性。此外，瞬态光电流、稳态和时间分辨光致发光测试进一步证明了NiOx/CNTs混合材料的电荷提取性能增强。电化学阻抗谱显示，当该混合材料用作PSCs的空穴传输层（HTL）时，电荷复合率降低。值得注意的是，采用这种混合HTL使PSCs的平均功率转换效率（PCE）从13.1%提高到15.1%。最佳性能电池（使用7.5体积% NiOx/CNTs）的PCE高达16.9%。这种前所未有的HTL为提升溶液法加工倒置平面PSCs中无机电荷传输材料的性能提供了根本方法。
关键词： 碳纳米管、钙钛矿、太阳能电池、电荷传输、氧化镍
更新于2025-09-23 15:19:57
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液态氧化镍钙钛矿敏化太阳能电池的卓越光电流密度与IPCE
摘要： 迄今为止，p型敏化太阳能电池所报道的效率和光电流密度仍落后于n型同类产品，这限制了p-n串联电池的成功发展。为解决这一问题，采用气溶胶辅助化学气相沉积（AACVD）技术制备NiO薄膜并应用于p型太阳能电池。通过系统研究阐明了液态NiO基敏化太阳能电池中NiO厚度与功率转换效率（PCE）的关联规律。通过精心设计电池组件，该器件在使用碘/三碘化物作为氧化还原穿梭体时展现出超过18 mA cm-2的最高光电流密度（Jsc），其性能与TiO2同类产品相当。这一成果通过以下方式实现：(1)采用AACVD技术一步沉积致密且多孔的NiO电极；(2)通过控制沉积时间优化NiO层厚度；(3)采用顺序沉积法制备的甲铵铅碘（CH3NH3PbI3）作为光捕获材料。
关键词： 气溶胶辅助化学气相沉积、光伏、氧化镍、钙钛矿
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用功能性窗口NiO薄膜层提升CIGS薄膜太阳能电池性能
摘要： 由于具有高吸收系数、带隙梯度、柔性和高转换效率，Cu(In1-χGaχ)Se2（CIGS）薄膜被视为太阳能电池应用中的有前途材料。特别是，带隙梯度作为背表面场效应以减少载流子复合已被广泛研究。最近，通过应用过渡金属氧化物（TMO）来增加功率转换效率（PCE）的前表面场也得到了研究。其中，NiO因其宽的带隙（约3.7 eV）、稳定的立方结构、低电子亲和能（1.33~1.85 eV）和p型特性而成为一种杰出的TMO层。因此，NiO层作为有效的电子阻挡屏障以抑制载流子复合，在CIGS太阳能电池中的应用已得到研究。尽管关于NiO的多功能特性已有大量研究，但将其应用于CIGS太阳能电池的研究却很少。在本研究中，我们引入了在CIGS太阳能电池上沉积NiO层以提高PCE的应用。使用电子束蒸发系统在室温下在CIGS太阳能电池上沉积了20 nm的NiO层。我们研究了p-NiO层对CIGS太阳能电池的影响，比较了效率和暗J-V曲线。这些结果与载流子寿命的时间分辨光致发光测量结果高度一致。带有p-NiO层的器件的PCE测量为16.35%，而没有p-NiO层的器件的PCE测量为15.81%。在应用p-NiO层后，我们获得了0.54%的PCE提升。
关键词： 铜铟镓硒，过渡金属氧化物，太阳能电池，氧化镍，薄膜，功能层
更新于2025-09-23 15:19:57