在钙钛矿太阳能电池(PSCs)不断迈向高效率和商业化的进程中，空穴传输层(HTLs)性能的优化尤为关键。近期，研究团队开发出基于氧化镍(NiOx)和钴酞菁(CoPc)的双层空穴传输结构，在提升钙钛矿电池效率与稳定性方面取得了重要突破。
研究背景
NiOx 作为一种无机HTL材料，具备带隙大(>3.5 eV)、价带位置合适(VBM ≈ 5.4 eV)及化学稳定性强等优点。然而，其本征空穴传输能力较差，导致载流子分离效率不高，成为进一步提升PSCs性能的瓶颈。为此，研究者们尝试在NiOx表面引入功能材料构建双层HTLs结构，以优化能级对齐、增强电荷提取能力和界面稳定性。
主要研究内容
本研究采用两种方式在NiOx表面构建CoPc中间层：
CoPcevap：通过热蒸发方法制备的薄膜;
CoPcnws：通过温度梯度物理气相沉积(TG-PVD)方法形成的纳米线结构。
通过比较三种HTLs(纯NiOx、NiOx/CoPcevap、NiOx/CoPcnws)对电池性能的影响，研究者系统评估了双层结构对电荷传输、界面稳定性和器件整体性能的作用机制。
关键实验与结果
表面形貌与晶体结构：
CoPc薄膜平整致密，可有效填补NiOx表面孔隙;
纳米线结构具有高比表面积，为电荷运输提供“高速通道”;
Raman和XRD确认CoPc成功沉积并形成有序结构。
光电性能测试：
基于NiOx的电池PCE仅为18.1%;
引入CoPcevap中间层后效率提升至19.1%;
使用CoPcnws构建的双层结构效率最高，达 20.7%，短路电流(Jsc)和开路电压(Voc)均有显著提升。
荧光寿命与载流子动力学：
荧光猝灭和寿命显著缩短表明双层HTLs增强了电荷提取效率;
纳米线结构的NiOx/CoPcnws HTLs使电子迁移率提高至8.7 cm²/V·s(相比NiOx的2.3 cm²/V·s有大幅提升)。
阻抗与稳定性分析：
CoPc引入降低了界面电荷复合，提高界面电阻(Rrec);
600小时照光稳定性测试表明：NiOx/CoPcevap 和 NiOx/CoPcnws 分别保持初始效率的90% 和 71%，而纯NiOx仅为48%。
创新点总结
首次系统比较 CoPc 薄膜与纳米线作为NiOx中间层对PSC性能的影响;
引入纳米结构提升电荷传输效率与器件稳定性;
实现高效率(20.7%)与优异稳定性(90%保持率)兼顾的双层HTLs设计策略;
提出材料结构–性能–稳定性之间的协同机制，为低成本无机HTLs设计提供新思路。
写在最后
这项研究提供了一种简单、有效的策略来突破NiOx基钙钛矿电池的性能瓶颈。通过引入钴酞菁材料并优化其形貌结构(从薄膜到纳米线)，显著提升了空穴提取效率和界面稳定性，展现出其在下一代高效钙钛矿光伏器件中的广阔应用前景。
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