硼碳氮化物量子点修饰MIL-88A(Fe)调控电荷动力学实现高效光催化降解性能

本研究针对聚合物太阳能电池(PSCs)中传统空穴传输层(PEDOT:PSS)存在的酸性、吸湿性等问题，通过电化学循环伏安法(CV)制备铜掺杂氧化镍(Cu:NiO)纳米结构作为新型HTL材料。优化后的3% Cu掺杂NiO薄膜展现出3.38 eV的理想带隙、0.04 mS cm?1的高电导率，使器件能量转换效率(PCE)提升63.7%至4.83%，为低成本制备高效光伏器件提供了新策略。

　　

在可再生能源领域，聚合物太阳能电池(PSCs)因其柔性、低成本等优势备受关注，但传统空穴传输材料PEDOT:PSS的酸性腐蚀和性能局限严重制约其发展。伊朗AmirKabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）的Mona Rasa Hosseinzade团队在《Materials Science in Semiconductor Processing》发表研究，通过创新性电化学方法开发出高性能铜掺杂氧化镍(Cu:NiO)空穴传输层(HTL)，为这一难题提供了突破性解决方案。

研究采用循环伏安法(CV)在ITO基底上电沉积不同铜掺杂比例(1-5%)的NiO薄膜，通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电化学阻抗谱(EIS)等技术系统表征材料特性，最终构建玻璃/ITO/Cu:NiO/P3HT:PCBM/Al器件结构测试光伏性能。

结果与讨论

1. 材料优化：3% Cu掺杂使NiO带隙调整为3.38 eV，电导率提升至0.04 mS cm^?1，电荷迁移率达1.36 cm² V^?1 s^?1。XRD证实Cu²⁺成功取代Ni²⁺晶格位点而不破坏结构。
2. 性能突破：最优器件PCE达4.83%，开路电压(V_OC)0.64 V，短路电流密度(J_SC)10.55 mA cm^?2，较未掺杂NiO器件效率提升63.7%，且显著优于PEDOT:PSS对照组。
3. 机制解析：EIS显示掺杂降低界面电阻，PL光谱证实载流子复合减少，SEM显示更均匀的纳米结构有利于电荷提取。

结论与意义
该研究开创性地将电化学沉积应用于Cu:NiO HTL制备，突破传统溶胶-凝胶法需高温处理的限制。3% Cu掺杂通过优化能带结构、增强电导率和抑制电荷复合三重机制协同提升性能，其PCE 4.83%是目前电化学法制备HTL报道的最高值之一。研究为开发低成本、环境友好的光伏器件提供新思路，推动有机太阳能电池产业化进程。特别值得注意的是，该方法在常温常压下即可实施，且 doping浓度精确可控，具有显著的工业化应用潜力。