蔡植豪Angew综述反式钙钛矿太阳能电池应用广泛，可以制备叠层电池、低温可加工性、良好的稳定性，是商业化的重要器件结构。目前，反式钙钛矿利用有机空穴传输材料已实现超过25%的效率，但其合成成本和稳定性仍无法满足商业化要求。香港大学蔡植豪团队很多年前就制备无掺杂低成本的纳米氧化镍。2023年，他们团队联合复旦大学张鸿团队一起在Angew写了一篇小型综述。如下图，他们统计了NiOx在反式结构电池的效率发展，包括单节电池实现23.91%的效率，叠层电池实现27.4%的效率，柔性叠层电池显现24.7%的效率，硅钙叠层电池实现27.26%的效率，说明NiOx在各类电池中有广泛的应用。NiOx的表面化学特性对于最大限度地提高器件性能和长期稳定性至关重要，合成过程中使用不同种类的碱和有机/无机配体可能是一个重要的途径。同时，应开展更先进的表征和全面的研究，以充分了解良好分散的NiOx的形成机制。NiOx溶液具有优异的分散稳定性和较宽的温度窗口，这可以应用于多种加工方法，如刀刮涂、喷墨印刷、喷涂。然后，如下图，这篇综述讨论了NiOx在光伏以外的其他钙钛矿光电子学中的应用，还有可能应用于正式结构钙钛矿电池结构中。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202219307游经碧老师综述2021年，Journal of Energy Chemistry发表了一篇综述，关于反型钙钛矿太阳能电池中关键传输层之一——氧化镍空穴传输层。这篇综述由湖北大学物理与电子科学学院的顾豪爽教授和中国科学院半导体研究所的游经碧研究员等合作完成，主要着眼于优化NiOx性能，以提高反型钙钛矿太阳能电池的效率。作为反型钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，NiOx在制备方法方面有多种选择。传统化学沉积方法和物理气相沉积方法都能制备NiOx薄膜，各自具有优缺点。化学方法制备的NiOx纳米颗粒具有高结晶性和低温沉积的优点，使其与柔性器件相兼容。通过NiOx前驱体的原位反应，从溶胶法发展到燃烧法，降低了沉积温度，减少了能源消耗，提高了NiOx薄膜的致密性。此外，高温裂解-喷涂法在大面积NiOx薄膜制备方面显示出巨大潜力。这些化学沉积方法成本较低，也有利于控制掺杂，为薄膜改性提供了途径。另一方面，物理气相沉积方法如电子束沉积、磁控溅射、脉冲激光沉积等，在制备基于NiOx的高性能反型钙钛矿太阳能电池器件方面取得了良好成果。此外，该综述还详细讨论了改性掺杂策略，以克服NiOx导电性和能级结构的限制。通过掺杂不同元素，如碱土金属，可改善NiOx薄膜的电学性能和与钙钛矿的能级匹配，提高电荷传输效率。论文还探讨了对NiOx表面进行修饰以优化界面特性的方法，以改善电荷传输和减少界面非辐射复合。总体而言，选择适当的制备方法对于优化NiOx空穴传输层在反式钙钛矿太阳能电池中的应用至关重要。不同制备方法为研究人员提供了灵活性，有望在不同应用场景下实现更高效、稳定的太阳能电池。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095495620302667?via%3Dihub#fig0008aStefaan De Wolf实力站台SAM材料沙特的土豪大学——阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的Stefaan De Wolf教授最近如日中天，自从学会了钙钛矿的制备，他的硅-钙叠层电池效率，如下图，已经实现33.7%的认证效率，遥遥领先、遥遥领先~2023年，Stefaan De Wolf等人在《Nature Reviews Materials》上发表了一篇综述文章，深入回顾和讨论了与金属氧化物/钙钛矿界面相关的问题，并提出了基于分子工程的解决方案，以应对许多金属氧化物/钙钛矿界面的挑战。首先，上来就怼金属氧化物（包括氧化镍）的缺陷，来了一个‘教科书’式的分析，从点、线、面三个角度分析金属氧化物的缺陷类型。其次，钙钛矿中也有很多缺陷，这些是化学计量比失调、退火太快、制备过程等原因导致的。然而，对于SAM层链接的金属氧化物和钙钛矿界面层，很多缺陷都可以被钝化。钝化材料已经发表了几千篇文章，总的来说，对与金属氧化物/钙钛矿界面，这些钝化材料只能钝化一种界面，只能部分解决非辐射界面复合问题。因此，需要发展双面钝化材料来解决非辐射复合问题，而具备双端官能团的SAM层就很合适。另外，SAM层材料对于稳定性也是有很大的提升，这种材料隔绝了金属氧化物和钙钛矿，避免二者的接触反应。带长链结构的SAM材料对温度的稳定性更好，能够缓解钙钛矿因温度改变产生的应力。De Wolf教授还想设计发展n型的SAM材料，这样又开辟了一个新的赛道！https://www.nature.com/articles/s41578-022-00503-3目前，钙钛矿的产业化还未完全实验，纳米氧化镍和SAM都为效率及稳定性发展做出了很大贡献。最终，可能不是‘争奇斗艳、既生瑜何生亮’的泡利不相容，而可能是两个材料一起被用于产业化，双赢的结局。
