氧化镍在倒置平面钙钛矿太阳能电池中的应用进展*

王佩佩 张晨曦 胡李纳 李仕奇 任炜桦 郝玉英

(太原理工大学物理与光电工程学院， 新型传感与智能控制教育部重点实验室， 太原 030024)

近年来有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells， PSCs)因具有光电转换效率高、制备工艺简单等优点而受到广泛关注.空穴传输层(hole transport layer， HTL)的选择及其优化对器件的性能至关重要.氧化镍(NiOx) HTL具有化学稳定性好、空穴迁移率高、制备方法简单等特点， 在PSCs中得到了广泛应用.本综述从NiOx HTL在平面PSCs中的应用入手， 系统介绍了通过掺杂和表面修饰法实现对NiOx HTL薄膜的结构和光电性能的改性， 并从能级匹配、空穴迁移率及结晶性等多个角度详细评述了NiOx改性对PSCs光电转换效率、填充因子、开路电压、短路电流和稳定性的影响规律， 最后对于NiOx平面PSCs的未来进行了展望.

1 引 言

有机-无机卤化物钙钛矿由于其优异的吸光性能、高载流子迁移率、低陷阱态密度和长的电子空穴扩散长度而成为明星光伏材料.钙钛矿的一般化学式为ABX3， 其中A通常为一价阳离子， 如有机官能团， Cs+等，B通常为Sn2+， Pb2+和Ge2+等，X为卤素阴离子Cl—， Br—或I—.经过十余年的发展， 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells， PSCs)的光电转换效率(photoelectric conversion efficiency， PCE)已经从3.8%提升到25.5%[1-4]， 可与商用的硅基太阳能电池相媲美.

PSCs的结构主要分为介孔结构和平面结构，根据其光生载流子传输方向又分为正置结构和倒置结构(图1(a)为正置介孔结构， 图1(b)为倒置介孔结构， 图1(c)为正置平面结构， 图1(d)为倒置平面结构).介孔结构是借鉴染料敏化太阳能电池的结构发展而来的， 介孔层对钙钛矿材料起到了很好的支撑作用， 典型介孔结构由FTO导电玻璃、电子传输层 (electron transport layer， ETL)、介孔氧化物支架层(TiO2或Al2O3)、钙钛矿层、空穴传输层(hole transport layer， HTL)、金属电极组合而成.平面结构电池没有介孔层， 其结构更为简单， 可低温制备， 极大地降低了制造成本， 且与柔性PSCs的制备工艺兼容， 因而具有广阔应用前景.

图1 钙钛矿太阳电池结构示意图Fig.1.Schematic diagram of PSCs.

在倒置平面PSCs中， HTL作为最先制备的功能层， 主要起着阻挡电子、传输空穴并将其注入电极的作用， 从而可以实现电子-空穴的有效分离;同时空穴传输材料的应用能够调节界面能级排列，改善钙钛矿层与阳极之间的肖特基接触， 因而对PSCs的性能有着重要的影响.到目前为止， 应用于倒置平面PSCs的HTL材料主要分为两大类:有机物与无机物.其中常见的有机空穴传输材料有PTAA[5，6]和PEDOT:PSS[7，8]等， 由于合成工艺复杂、条件苛刻、纯化困难的原因， 其价格昂贵;其次， 空穴迁移率较低， 需加入掺杂剂， 然而掺杂剂的吸湿性和腐蚀性等特点极大影响了器件的稳定性， 因此寻找稳定、可替代的空穴传输材料十分必要.常见的无机空穴传输材料有: 硫氰酸亚铜(CuSCN)[9，10]、碘化亚铜(CuI)[11，12]、氧化亚铜(Cu2O)[13，14]和氧化镍(NiOx)[15，16]等.与有机空穴传输材料相比， 无机空穴传输材料因具有化学稳定性高、制备方法简单多样、透光率高以及价格低廉等优点而备受关注.在这些无机空穴传输材料中，基于NiOx的PSCs可获得较高的光电转化效率， 因而应用十分广泛.2014年， Jeng等[7]率先将NiOx作为HTL应用于PSCs， 取得了7.8%的PCE.2019年，上海交通大学韩礼元等[17]首次使用F2HCNQ修饰NiOx， 在倒置刚性基底上获得了22.13%的PCE.

本文聚焦NiOx材料在倒置平面PSCs中的应用， 将分别对NiOxHTL的光电特性、制备工艺和修饰改性进行评述.

2 NiOx的结构与光电特性

2.1 NiOx的结构

NiOx与氯化钠的晶体结构类似， 即岩盐结构，晶格参数为0.417 nm， 其中Ni原子处于中心， 每个Ni原子周围有6个距离相近的O原子从而形成正八面体， 整个晶体可以看作是呈面心立方排布， Ni和同样呈面心立方排布的O交错而成(图2).NiOx具有较为特殊的电子结构， 镍原子的3d， 4s，4p轨道均未被占满.然而由于电子之间的相互作用， 镍原子3d轨道上的电子只能被束缚在镍轨道上.所以， 在室温下， NiOx成为一种优良的绝缘体.然而NiOx薄膜的化学计量比并非总是1∶1[18，19]，由于NiOx薄膜中镍空位的存在， 空穴会向镍空位集中， 从而显现出p型半导体态.

图2 NiO的立方晶体结构Fig.2.NiO cubic crystal structure.

2.2 NiOx的光电特性

NiOx属于过渡金属氧化物， 是一种直接带隙、宽禁带半导体， 在电致变色、气体传感器、太阳能电池等领域都显示出广阔的应用前景.

NiOx的价带能级大约为—5.1— —5.4 eV， 导带能级为—1.6 eV， 光学带隙范围为3.6—4.0 eV[18]，在近紫外和可见范围内高度透明， 由于NiOx电极间的界面极化较弱， 其倒置PSCs的正向和反向电压扫描中观察到的迟滞现象较低[20-22]， 此外， NiOx稳定的晶体结构和非腐蚀性使相应的PSCs具有较高的光、热稳定性[23-25].

然而， 在实际制备NiOx过程中， 很容易出现具有高的电离能的Ni空位， 使得非掺杂NiOx中的空穴密度处在较低的水平， NiOx薄膜本征导电率较低; 另外， 由于NiOx和钙钛矿吸收层的费米能级(Fermi energy fevel，EF)不匹配， 所以接触后界面间的能级偏移相对较大， 内建电场较弱， 空穴抽取能力不足.低的电导率和不匹配的能级导致钙钛矿界面附近积累空穴， 增加了载流子复合的机会， 从而降低了空穴的收集效率[26]， 这将对外量子效率(external quantum efficiency， EQE)、填充因子(fill factor， FF)和短路电流(JSC)等性能参数产生不利影响.

3 NiOx传输层的制备工艺

平面倒置器件结构中常用的NiOx薄膜的制备方法包括: 旋涂/喷涂法[27-29]、电化学沉积法[30]、溅射法[18，19]等.

3.1 旋涂/喷涂法

旋涂/喷涂法是将NiOx前驱液凝胶或纳米晶悬浮液进行旋涂或喷涂沉积的一种方式.其中凝胶的制取方式是将镍盐和稳定剂溶解在有机溶剂中，通过水解缩合反应形成前驱体凝胶.而纳米晶的合成方法是将Ni(NO3)2·6H2O分散在去离子水中，通过加入适量NaOH调节溶液pH值， 搅拌均匀后， 洗涤沉淀并高温煅烧， 得到深黑色纳米晶粉末.该方法成本低廉， 易于调控优化， 但薄膜致密性受环境影响较大.

3.2 电沉积法

电沉积法是一种在大衬底上沉积NiOx薄膜的方法， 其制备原理是将Ni(NO3)2中的硝酸根离子在水存在的情况下还原成亚硝酸根离子， 同时生成氢氧根离子， 并与电极上的镍阳离子结合， 形成Ni(OH)2薄膜， 然后将Ni(OH)2薄膜在300 °C下退火分解形成NiOx薄膜.该方法设备简单， 容易操作， 形成的NiOx薄膜均匀、致密.

3.3 溅射法

溅射是一种粒子从固体靶材中喷射出来的过程.溅射法制备NiOx薄膜有两种方式， 一种是蒸发溅射， 先溅射Ni薄膜， 然后氧化成NiOx; 另一种是反应溅射， 在O2氛围下， 使溅射的Ni原子与O2反应， 直接在衬底上形成NiOx.溅射NiOx薄膜沉积速率快， 通常表现出择优取向， 重复性好， 适用于大面积生产， 但溅射NiOx薄膜的透光率和导电性较差.

4 NiOx空穴传输层的改性

到目前为止， 对NiOxHTL的改性方法主要有掺杂和表面修饰两种， 以提高NiOx薄膜的电导率和功函数(work function， WF).

4.1 掺杂

掺杂可以调控半导体的光电性质， 如电导率，透明度， WF， 能带结构和载流子密度等.常用的掺杂方式可分为金属离子掺杂及有机分子掺杂.表1给出了近年来基于掺杂NiOx的PSCs的报道.

表1 基于掺杂NiOx薄膜的PSCs的性能Table 1.Performances of the PSCs based on doped NiOx films.

4.1.1 金属离子掺杂剂

对于NiOx， 过渡金属元素是最常用的单掺杂元素， 例如铜元素， 它的离子半径与镍相似， 因此倾向于取代晶格中的Ni空位.在NiOx中引入适量的Cu有助于调节NiOx膜的透过率、结晶性、晶粒尺寸和电导率.2015年， 华盛顿大学的Jen研究组[31]采用铜掺杂的NiOx薄膜， 使PSCs的PCE提高到15.40%.随后他们改进了NiOx薄膜的制备方法， 又将电池的PCE提高到了17.74%[32].中国科学院Huang等[33]采用磁控溅射法成功制备了Cu掺杂的NiOx基PSCs， 并发现Cu掺杂之后，NiOx的WF从—4.27 eV增至—4.11 eV(图3(a)).施加偏置电压时， Cu:NiOx薄膜具有更高的电流，载流子损耗较小， 同时Cu:NiOx/钙钛矿界面的空穴传输速率更快.银元素(Ag)是另一种过渡金属掺杂剂， 南昌大学Wei等[34]通过密度泛函理论(density functional theory， DFT)计算溶液处理的Ag:NiOx薄膜， 结果表明Ag离子在NiOx中的O位上起着替代掺杂的作用.Ag掺杂后， 空穴迁移 率 从0.12 cm2·V—1·s—1增 加 到0.59 cm2·V—1·s—1.除贵金属外， 钴元素(Co)也被引入[35]， 用于提高NiOx的导电性.

此外， 碱金属和碱土金属元素也可用作掺杂剂， 如锂(Li)或铯(Cs)等单价碱金属， 由于Li的离子半径(0.76 Å)略大于Ni2+的离子半径， 它的引入导致Ni3+离子浓度增加， NiOx薄膜电阻率降低.2017年， 济南大学曹炳强团队[36]采用脉冲激光沉积法(plused laser deposition， PLD)制备了Li:NiOx薄膜， 发现Li掺杂可以显著提高薄膜电导率， 促进NiOx/钙钛矿界面的电荷提取.同年， 南方科技大学何祝兵团队[37]用Cs对NiOx薄膜进行掺杂， Cs:NiOx膜表现出更高的导电性(图3(b))， 基于1% Cs:NiOx的空穴抽取能力最好， PCE由16%左右提升至19%左右.2019年， 华东理工大学陈爱平团队[38]证明了通过碱土金属(Mg， Ca， Sr和Ba)掺杂可以有效改善NiOx的性质(图3(c)， (d))，提高了NiOx薄膜的空穴电导率， 并使其能更好地与钙钛矿的能带匹配， 基于Sr掺杂的NiOx器件的最优PCE达到19.49%，Voc达到了1.14 V， 所得器件无迟滞性且稳定性较高.

稀土元素也被广泛应用于各种氧化物半导体掺杂中.稀土离子因其部分填充的4f轨道和空的5d轨道而具有丰富的能级结构， 例如钇(Y)离子具有4d1轨道， 并且在稀土元素中具有最小的离子半径， 从而有利于其取代其他金属离子.中国计量大学Hu等[39]采用不同浓度的Y掺杂NiOx薄膜，随着掺杂浓度的提高， NiOx薄膜的空穴迁移率逐渐增大.此外， Y掺杂也有助于实现无针孔活性层，促进空穴提取， 减少载流子的复合.

除了过渡金属、碱金属、碱土金属、稀土等单元素掺杂NiOx薄膜外， 共掺杂NiOx薄膜也被报道.2019年， 西安电子科技大学郝跃团队[40]选用Li和钴(Co)共掺杂NiOx有效提高了PSCs的器件性能.与非掺杂和单掺杂的NiOxHTL相比， 一定量的Li和Co共掺杂进一步提高了NiOx薄膜的导电性和空穴迁移率.同时， Li和Co共掺杂可以调控NiOx的EF， Li掺杂NiOx的EF由—4.84 eV升至—4.78 eV， 而Li和Co掺杂后，EF降至—5.27 eV，因此Li和Co共掺杂NiOx与钙钛矿之间的能带更加匹配.此外， Li和Co还提高了钙钛矿薄膜的结晶质量.最终使PSCs的Voc，Jsc， FF显著改善，器件的PCE从17.4%显著增加到20.1%.

4.1.2 有机分子掺杂

掺杂一些电子亲和力强的有机分子也可有效提高NiOx的电导率.2018年， Chen等[41]引入F6TCNNQ， 研究了F6TCNNQ和NiOx之间的电荷转移(图3(e))， 结果表明， 对于F6TCNNQ修饰的NiOx， 相当多的电子从NiOx转移到F6TCNNQ分子上， 使NiOx中的空穴数量显著增加， 基于F6TCNNQ改性的NiOx器件的PCE达到20.86%.2020年， 上海交通大学韩礼元研究组[17]采用了化学结构相似的4种材料(TCNQ， F2-TCNQ， F4-TCNQ和F2-HCNQ)修饰NiOx层.这4种分子主要由苯环、氟基和氰基组成， 随着亲电氟基团的增加， TCNQ， F2-HCNQ和F4-TCNQ的电子亲和力逐渐增加.特别是含有两个以上氰基的F2-HCNQ具有最高的电子亲和力， F2HCNQ中的氰基与NiOx相互作用， 使NiOx薄膜表面的亲电分子电离， 在样品表面产生了负电荷， 增强了从NiOx的价带(valence band， VB)到有机分子的最低空轨道 能级(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)的电荷转移， 在NiOx的VB中留下了额外的导电空穴， 使空穴浓度提高， 有利于提高NiOx的电导率.具有高电子亲和力的分子能够有效地提取出光生空穴， 增强了PSCs的FF和Voc， 使刚性和柔性PSCs的PCE分别达到22.13%和

20.01 %.

图3 (a) NiOx和Cu:NiOx薄膜的紫外光电子能谱[33]; (b) 基于NiOx或Cs: NiOx单空穴器件的J-V曲线， 器件结构为FTO/ NiOx或 Cs:NiOx/MoO3/Ag[37]; (c) 不同HTLs的PSCs能级图; (d) 倒置平面PSCs的结构[38]; (e) F6TCNNQ掺杂分子的化学结构及其与NiOx的能级排列[41]; (f) NiOx与TCNQ， F2TCNQ， F4TCNQ和F2HCNQ的电荷转移和能级分布示意图[17]Fig.3.(a) Ultraviolet photoelectron spectra of NiOx and Cu:NiOx films[33]; (b) J-V curves of hole only devices with NiOx or Cs:NiOx hole extraction layers， the device structure is FTO/ NiOx or Cs:NiOx/MoO3/Ag[37]; (c) energy-level diagram of the various layers in the PSCs exhibiting the transfer of photoinduced holes; (d) structural illustration of the inverted planar PSCs[38]; (e) band alignment of NiOx and molecular dopants of F6TCNNQ and the chemical structure[41]; (f) schematic of charge transfer and energy level distribution of NiOx， TCNQ， F2TCNQ， F4TCNQ， and F2HCNQ[17].

4.2 表面改性

表面改性是一种调控薄膜表面性质的简单方法， 可以改善薄膜表面的润湿性和化学相互作用，调控界面的WF， 进而起到改善钙钛矿薄膜的结晶质量， 钝化表界面缺陷， 调控界面能级排列的作用.有机分子、碱氯化物、光学塑料和臭氧等都可以用作NiOx的表面修饰.表2给出了近年来表面改性的NiOx基PSCs的报道.

4.2.1 有机分子改性剂

在NiOx和钙钛矿层之间插入有机层， 通过改变有机物的骨架和官能团， 可以很容易地在较大的范围内调整WF.南京邮电大学牛巧利等[46]用甘油和氯化胆碱修饰NiOx后， 表面润湿性增强.与原始NiOx薄膜相比， 经甘油、甘油与氯化胆碱同时处理后， 接触角分别降至4.1°和5.6° (图4(a))，NiOx润湿性的改善主要是羟基的作用， 甘油与氯化胆碱同时处理可得到晶粒大、表面光滑均匀的钙钛矿薄膜.因此， 钙钛矿薄膜缺陷减少， 载流子的寿命延长， 导致PSC的Jsc增强， 最终获得了14%的PCE.深圳大学屈军乐团队[47]在Cu:NiOx的顶部引入三种小分子即甘氨酸、半胱氨酸和氯酸巯基乙胺进行表面修饰(图4(b))， 其中半胱氨酸修饰是最有效的， 利用其巯基(—SH)形成Ni—S键锚定在Cu:NiOx表面， 而其胺基和羧基与随后沉积的钙钛矿层相互作用.羧基是一种典型的具有较强亲电性的电子基团， 较强的亲电性意味着更高的电子结合能， 因此半胱氨酸中额外的羧基提高了Cu:NiOxHTL的WF， 优化后PSC在可见光区域显示出高于90%的EQE， 在短波长区域EQE高达95%， 且Voc高达1.12 V， PCE在18%以上， 并抑制了Cu:NiOx基器件的迟滞现象.

其次， 通过引入界面修饰层， 可以更好地调整能带结构， 从而抑制界面复合.华东师范大学陈晓红团队[48]用二茂铁羧酸(FDA)修饰NiOx， 与原始NiOx衬底相比， NiOx/FDA上钙钛矿层的晶粒尺寸明显变大(图4(c))， XRD图谱中对应于钙钛矿薄膜(110)， (220)和(310)晶面的特征峰明显增强(图4(d))， 这些结果表明， FDA修饰的NiOx可以有效改善钙钛矿薄膜的结晶度， 有助于减少载流子复合， 从而改善PSC的光电流.FDA修饰的器件载流子传输和收集效率从88.2%提高到98.4%.最终经FDA改性后的NiOx基倒置器件的PCE达到18.20%.2019年， 韩国公州国立大学Park团队[49]引入甲氧基功能化的三苯胺-咪唑衍生物， 同时以其作为空穴传输材料和界面修饰层， 通过调节甲氧基单元的数量改变了它们的能级， 从而更好地与钙钛矿能级相匹配.同时这些含有氮和氧原子的有机分子作为Lewis碱， 可以钝化钙钛矿和NiOx层中的缺陷， 经瞬态光电压(transient photovoltage， TPV)计算可得具有不同HTLs器件的载流子复合寿命与光强度关系图(图4(e)).显然， 所有样品的载流子寿命均随着光强的增强而降低， 并且样品的寿命随着有机HTL中甲氧基单元数量的增加而增加， 其中TPI-6MEO作为界面钝化层的样品在整个光强度范围内具有最长的载流子寿命， 这表明TPI-6MEO的缺陷钝化效果最好.北京科技大学马瑞新团队[50]提出以氟化铵(NH4F)作为界

面改性剂也表现出了类似的效果.NH4F的钝化行为抑制了载流子的界面复合， 促进了电荷转移.随着短路电流的改善， 相应倒置结构器件的PCE从17.17%提高到了18.94%.

表2 基于改性NiOx薄膜的PSCs的性能Table 2.Performances of the PSCs based on modified NiOx films.

图4 (a) 钙钛矿前驱体在NiOx薄膜以及甘油处理后NiOx膜上的接触角[46]; (b) 三种氨基酸的三维分子模型[47]; (c) NiOx和NiOx/FDA 薄膜上钙钛矿层的SEM图像; (d) NiOx和NiOx/FDA 薄膜上钙钛矿层的X射线衍射图[48]; (e) 基于TPV实验计算的具有不同HTLs器件的载流子复合寿命与光强度关系图[49]; (f) 在10 kHz下KCl修饰前后NiOx基PSCs的Mott-Schottky图， 以及基于TPV实验计算的KCl修饰前后NiOx基PSCs的陷阱态密度谱[51]Fig.4.(a) Contact angles of the solvents of perovskite precursor solution on NiOx: pristine film and with glycerol treatment[46];(b) molecular 3D models and formula of three amino acids[47]; (c) SEM images of the perovskite layer on NiOx and NiOx/FDA films;(d) XRD patterns of the perovskite layer on NiOx and NiOx/FDA films[48]; (e) recombination lifetime versus light intensity plots of complete cells having various HTLs， calculated by TPV experiments[49]; (f) Mott—Schottky plots for the CsFAMA perovskite PSCs with pristine and KCl-modified NiOx HTLs at 10 kHz and trap density of states (DOS) spectra for CsFAMA perovskite PSCs with pristine and KCl-modified NiOx HTLs[51].

4.2.2 碱氯化物改性剂

用碱氯化物进行界面改性也可改善钙钛矿薄膜的有序性， 进而降低缺陷密度.2019年， 南方科技大学何祝兵团队[51]通过碱氯化物改性NiOx， 发现插入NaCl缓冲层有助于NiOx与钙钛矿形成有序的界面， 从而有效降低了钙钛矿薄膜表面缺陷的形成.同时碱氯化物处理的样品内建电势更高， 薄膜表面陷阱和体陷阱态密度都有所减少(图4(f)).碱氯化物界面改性不仅提高了器件的效率， 也增强了其稳定性， 并有效抑制了离子扩散， 与标准器件相比， 经NaCl处理的NiOx薄膜器件，Voc实现了从1.07 eV到1.15 eV的明显提高， PCE接近21%，经改性的器件在空气环境下老化150 d后依然保持了器件初始效率的94.9%.

4.2.3 光学塑料改性剂

光学塑料具有良好的可塑性， 重量轻， 成本低廉， 也适用于界面的改性.常见的透明塑料有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸脂(PC)等.上海交通大学沈文忠团队[52]采用电沉积法制备了NiOx薄膜， 通过在钙钛矿吸收层和电荷传输层之间添加PS层来提高PSCs的性能.钙钛矿层的顶部和底部同时被超薄的双层PS钝化和保护， 在氯苯(CB)中混合的PS用作反溶剂， 减缓了钙钛矿晶体的生长.利用双钝化层实现钙钛矿/HTL和钙钛矿/ETL界面陷阱态的有效钝化，从而在FF基本不变的情况下增加了Voc和Jsc，Voc高达1.149 V， PCE为19.99%.

4.2.4 紫外臭氧处理

紫外线臭氧(ultra-violet ozone， UVO)处理是提高NiOx薄膜质量的常用方法.这种处理法可以增加Ni3+的含量， 有助于减少界面处的漏电流和电荷复合， 促进载流子密度和薄膜电导率的提高[57，58].此外， 还可以改善NiOx薄膜的润湿特性.例如， 2019年， 上海交通大学沈文忠研究组[59]采用电化学沉积的方法制备出NiOx薄膜后， 进一步采用UVO对NiOx处理不同的时长， 调控NiOx中Ni/O的化学计量比和薄膜的电导率， 改善NiOx薄膜的润湿性， 并让其能带发生位移， 使价带顶(valence band maximum， VBM)与钙钛矿层更加匹配.经过UVO处理后， 制备的NiOx薄膜的WF从4.79 eV增加到4.86 eV， VBM从—5.27 eV移动到—5.34 eV.

5 总结与展望

NiOx由于其良好的空穴提取能力、高光热稳定性、可低温大规模制备的巨大潜力， 被广泛用于PSCs中.目前， NiOx基平面PSCs的最高PCE已到22.13%.但与目前报道的PSCs的最高效率相比， 还有较大的提升空间.对于NiOx基平面PSCs来说， 限制其性能的主要因素是: 相对于钙钛矿层，NiOx的本征电导率较低， 能级不够匹配， 浸润性不够理想， 另外， 低温制备的NiOx薄膜容易产生一些缺陷.针对这些缺点， 可以从以下两方面进行改进.1)使用金属离子掺杂剂和有机分子掺杂剂等掺杂方式进行改性， 在保持NiOx高透明度的同时，降低缺陷密度， 提高载流子迁移率， 并且使其功函数与钙钛矿层的能级更加匹配， 从而提高器件的光电转化效率， 还可使器件更为稳定.2)采用有机分子、碱氯化物、光学塑料和臭氧等多种表面改性方式， 提高NiOx的成膜均匀性， 钝化界面缺陷， 抑制载流子的界面复合; 并通过界面修饰， 改善NiOx薄膜的润湿性， 提高钙钛矿薄膜的成膜质量， 降低钙钛矿薄膜的体缺陷及表面缺陷; 还可以调节能带结构， 使价带与钙钛矿层更加匹配， 提高了NiOx的空穴抽取性能， 从而提高了器件的光电转化效率.

未来还需进一步优化NiOx薄膜的制备方法，可以尝试采用不同形貌、结构的NiOx薄膜， 提高NiOx的透光性和导电性， 改善成膜质量， 降低缺陷密度， 提高器件性能; 并通过多种新型掺杂剂和表面改性剂的优化， 提高电池的光电转化效率; 还可以通过分析不同添加剂在NiOx成核和结晶过程中的作用， 理解钙钛矿层结晶性动力学过程， 建立合理的大数据调控方式， 采用多种形式、多种材料的协同调控机制， 改善器件的性能.另外， 双空穴传输层也是一类值得尝试的提高器件性能的方法.随着PSCs的进一步发展， 通过合理的设计以开发出性能更好的NiOx空穴传输材料， 并利用其可低温成膜的优势， 推进PSCs向着低温、柔性、大规模制备方向发展.参考文献

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