Zwitterion-Dual-Modifikationsstrategie für hochwertige NiOx- und Perowskitfilme für Solarzellen

Zusammenfassung Nickeloxid (NiO x ) hat als Lochtransportmaterial aufgrund seiner geringen Leitfähigkeit, Oberflächenfehler und Redoxreaktionen mit der Perowskitschicht eine begrenzte Verwendung gefunden. Um diese Probleme zu beheben, wird die Einbeziehung des Zwitterions L-Tryptophan (Trp) an der NiO x /Trp-Grenzfläche vorgeschlagen. Die Carboxylgruppe von Trp passiviert effektiv die positiven Oberflächenfehler von NiO x und verbessert so deren optische und elektrische Eigenschaften. Die Ammoniumgruppe von Trp passiviert nicht nur negative Fehler, sondern moduliert auch das Wachstum der Perowskitschicht, was zu einer verbesserten Qualität des Perowskitfilms führt. Darüber hinaus fungiert die Trp-Schicht als Puffer, der nachteilige Grenzflächenreaktionen zwischen dem Perowskit und NiO x unterdrückt. Folglich erreichen Perowskit-Solarzellen mit 1,56 und 1,68 eV Absorbern eine Spitzen-Leistungsumwandlungs-Effizienz (PCE) von 23,79 % bzw. 20,41 %. Zudem zeigen die ungewickelten Geräte eine hervorragende Langzeitstabilität, da sie nach 1600 Stunden Lagerung in der Luft mit 50–60 % Luftfeuchtigkeit mehr als 80 % des ursprünglichen PCE-Wertes beibehalten.