研究目的
研究厚度和退火后处理对电子束物理气相沉积法制备的NiOx薄膜光电性能的影响及其在太阳能电池中的应用。
研究成果
研究得出结论，NiOx薄膜的光电特性受膜厚和退火处理的显著影响。退火后的薄膜表现出更高的功函数和更优的电学性能，使其适合作为钙钛矿太阳能电池中的空穴传输材料。但需进一步优化以提高太阳能电池效率。
研究不足
该研究仅限于厚度和退火温度对NiOx薄膜的影响。薄膜在实际太阳能电池器件中的性能可能因界面缺陷和欧姆接触质量等其他因素而有所不同。
1：实验设计与方法选择
本研究采用电子束-物理气相沉积(EB PVD)技术在室温下制备NiOx薄膜。通过控制不同沉积厚度(20、40、60和80纳米)，随后在500°C真空环境中退火处理30分钟。
2：样品选择与数据来源
使用纯度99.99%的NiOx靶材，在钠钙玻璃基板上进行沉积。沉积前基板依次经过含洗涤剂的超声波清洗、去离子水冲洗，并在丙酮中超声处理10分钟。
3：实验设备与材料清单
主要设备包括EB PVD系统、用于退火的马弗炉、X射线衍射(XRD)分析仪、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光学分光光度计、霍尔效应测量仪以及光伏性能测试用太阳光模拟器。
4：实验流程与操作步骤
NiOx薄膜在4.6×10?6托工作压强下室温沉积，沉积后于500°C真空环境退火30分钟。通过XRD、AFM、FESEM、紫外-可见光谱及霍尔效应测量对薄膜的结构、形貌、光学及电学特性进行表征。
5：数据分析方法
通过XRD数据分析晶粒尺寸、微观应变和位错密度；利用紫外-可见光谱测定光学带隙和乌尔巴赫能量；采用霍尔效应测量分析电学特性。
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X-ray diffraction analyser
RINT-TTR III/N
Rigaku
Used to characterize the crystalline structure of NiOx layers.
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Atomic force microscopy
Nanosurf Easyscan 2 AFM
Nanosurf
Used to determine the surface roughness of deposited NiOx films.
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Field emission scanning electron microscopy
Hitachi SU6600
Hitachi
Used to analyse the surface morphologies of the films.
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Optical spectrophotometer
JASCO V-570
JASCO
Used to measure the optical transmittance (T%) of NiOx films.
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Keithley 2400 source meter
CEP-2000RP
Keithley
Used to measure photovoltaic parameters and performances of the fabricated PSCs.
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NiOx target
Kujondo Laboratories Co., Japan
Used as the source material for the deposition of NiOx thin films.
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Hall effect measurement tool
ECOPIA 3000
ECOPIA
Used to measure carrier mobility, density, and resistivity of the deposited NiOx films.
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EQE system
CEP2000RR
Bunkoukeiki Co.
Used to measure external quantum efficiency (EQE).
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