Comprendre l'effet de dopage sur NiO : Vers des cellules solaires pérovskites inversées à haute performance

Résumé Des couches de transport de trous de haute qualité sont préparées par spin-coating d'encres de nanoparticules d'oxyde de nickel dopé au cuivre (Cu:NiO) à température ambiante sans traitement supplémentaire. Conformément aux calculs théoriques prédisant que le dopage au Cu entraîne des niveaux d'énergie accepteurs plus proches du maximum de la bande de valence par rapport aux états de vide de nickel dans NiO non dopé, une augmentation de la conductivité dans les films Cu:NiO par rapport à NiO est observée. Le Cu dans Cu:NiO peut être trouvé à la fois dans les états Cu + et Cu 2+, et la substitution de Ni 2+ par Cu + contribue à une concentration accrue de porteurs et à une mobilité des porteurs améliorée. De plus, les films présentent une fonction de travail accrue, ce qui, associé à l'augmentation de la conductivité, permet une meilleure transfert et extraction de charge. En outre, les pertes de recombinaison dues à une recombinaison monomoléculaire Shockley-Read-Hall plus faible sont réduites. Ces facteurs entraînent une amélioration de tous les paramètres de performance photovoltaïque et par conséquent une efficacité augmentée des cellules solaires pérovskites planes inversées. Une efficacité de conversion d'énergie (PCE) dépassant 20 % pourrait être atteinte pour des dispositifs de petite surface, tandis que des valeurs de PCE de 17,41 et 18,07 % sont obtenues pour des dispositifs flexibles et des dispositifs de grande surface (1 cm 2) sur des substrats rigides, respectivement.