近日，昆明理工大学材料科学与工程学院陈江照教授团队在Nature子刊《Nature Communications》上以“High-quality NiOx nanoparticles synthesized via low temperature chemical precipitation method for high-performance inverted perovskite photovoltaics”为题发表最新研究成果。
高效反式钙钛矿太阳能电池（PSCs）常常采用由NiOx和自组装分子（SAM）空穴传输材料组成的双空穴传输层（HTL）。然而，目前使用的NiOx纳米颗粒材料存在杂质含量高、空穴传输效率低、SAM分子覆盖率不足、界面结合力弱、钙钛矿埋底界面不稳定以及能级不匹配等问题。
为克服上述挑战，陈江照教授团队开发了一种低温化学沉淀策略，合成出高质量的NiOx纳米颗粒，并用作空穴传输层。与常温制备方法相比，低温制备的NiOx薄膜具有更高的Ni3+/Ni2+比例、更低的杂质含量、更高的电导率和空穴迁移率。此外，该策略还提升了SAM分子覆盖率，缓解了能级失配，加快了空穴提取速率，并增强了钙钛矿埋底界面的稳定性。优化后的反式PSCs实现了27.1%的认证光电转换效率，14 cm2的微型组件效率达到23.18%。器件连续运行2100小时后仍保持91.5%的初始效率，在湿热老化2000小时后仍保持91.4%的初始效率。该研究工作为制备高质量NiOx空穴传输层提供技术支撑，为反式钙钛矿光伏技术的大规模商业化应用奠定坚实的基础。
Fig. 1 | Characterizations of the NiOx NPs and films. a,b, High-resolution TEM images of RT-NiOx and LT-NiOx NPs (scale bar 10 nm). The red boxes highlight the regions of NiOx NPs agglomeration. c, Particle size distribution graphs of RT-NiOx and LT-NiOx NPs. d,e, Zeta potential (d) and dynamic light scattering (e) of RT-NiOx and LT-NiOx NPs dispersion solutions following 960 h of static aging. f,g, SEM images of RT-NiOx (f) and LT-NiOx (g) films after 960 h of ambient air exposure (scale bar 200 nm). h,i, XPS spectra of Ni 2p core levels for RT-NiOx (h) and LT-NiOx (i) films.j,k, XPS spectra of N 1s core levels for RT-NiOx (j) and LT-NiOx (k) films. l, Hole mobility of RT-NiOx and LT-NiOx films.N 1s core levels for RT-NiOx (j) and LT-NiOx (k) films.
昆明理工大学为论文的第一通讯单位，昆明理工大学刘梓源博士、昆明理工大学何冬梅教授、河北工业大学张左林博士和中国科学院化学研究所张堃博士为论文的共同第一作者，昆明理工大学陈江照教授为论文的通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金面上、国家自然科学基金青年基金、国家自然科学基金地区科学基金、兵团重点领域科技攻关计划、云南省教育厅创新团队、重庆市海外学子回国创业创新支持计划以及昆明理工大学分析测试基金等项目的资助。
论文链接：
Ziyuan Liu#, Dongmei He#, Zuolin Zhang#, Kun Zhang#, Ziyi Tang, Shaokuan Gong, Xilai He, Xinxing Liu, Xuxia Shai, Yue Yu, Jiajia Zhang, Xihan Chen, Xuanhua Li, Yang Wang, Cong Chen, Jianhong Yi & Jiangzhao Chen*. High-quality NiOx nanoparticles synthesized via low temperature chemical precipitation method for high-performance inverted perovskite photovoltaics. Nature Communications 2026, 10.1038/s41467-026-73911-6.
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73911-6
