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掺镍离子以增强钙钛矿晶格完整性与稳定性，实现高性能平面异质结太阳能电池

DOI：10.1021/acsami.9b19330 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 增强多晶钙钛矿薄膜的晶格完整性和稳定性极具挑战性。本研究提出镍(Ni)离子掺杂策略来调控CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜的晶体结构。大量实验表征表明，由于Ni离子强烈倾向于与卤素离子形成八面体配位，能有效消除本征卤素空位缺陷，从而显著提升晶格完整性和短程有序性。同时，Ni离子与卤素离子及有机基团间更强的化学键合作用可提高钙钛矿材料的稳定性。镍离子掺杂还改善了钙钛矿薄膜的表面形貌。结果显示，1.5%镍掺杂的平面异质结钙钛矿太阳能电池光电转换效率达18.82%，较原始器件14.92%的效率提升25%。该掺杂器件在空气环境中存储800小时后仍保持初始效率的90%，展现出卓越稳定性。本研究为金属掺杂钙钛矿材料在光电器件中的应用提供了新思路。
作者： Tie Liu，Ying Li，Shuang Feng，Wenshu Yang，Ri Xu，Xinxin Zhang，Haibin Yang，Wuyou Fu
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过掺杂镍(Ni)离子来增强多晶钙钛矿薄膜的晶体晶格完整性和稳定性，从而制备高性能平面异质结太阳能电池。

研究成果

将镍离子掺入CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜能显著提升晶格完整性与稳定性，减少碘空位缺陷，并增强钙钛矿材料内部的化学键合作用。这使得太阳能电池的光伏性能与稳定性得到改善，最佳镍掺杂含量为1.5%时，实现了18.82%的功率转换效率，在空气中存放800小时后仍保持初始效率的90%。

研究不足

该研究聚焦于镍离子掺杂到CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜中及其对太阳能电池性能的影响。研究局限性包括所测试镍离子的特定浓度范围以及进行稳定性测试时所处的环境条件。

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