Enhanced p-Type Conductivity of NiOx Films with Divalent Cd Ion Doping for Efficient Inverted Perovskite Solar Cells

材料科学 掺杂剂 非阻塞I/O 兴奋剂 二价 空位缺陷 电导率 钙钛矿(结构) 光电流 结晶学 光电子学 物理化学 冶金 化学 生物化学 催化作用
作者
Xiangbao Yuan,Jing Li,Jing Fan,Lin Zhang,Ran Feng,Menglei Feng,Peiyuan Li,Weixiang Kong,Shijian Chen,Zhigang Zang,Shuangpeng Wang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (15): 17434-17443 被引量:29
标识
DOI:10.1021/acsami.2c01813
摘要

The effect of substitutional metal dopants in NiOx on the structural and electronic structures is of great interest, particularly for increasing the p-type conductivities as a hole transport layer (HTL) applied in perovskite solar cells (PSCs). In this paper, experimental fabrications and density functional theory calculations have been carried out on Cd-doped NiOx films to examine the effect of divalent doping on the electronic and geometric structures of NiOx. The results indicate that divalent Cd dopants reduced the formation energy of the Ni vacancy (VNi) and created more VNi in the films, which enhanced the p-type conductivity of the NiOx films. In addition, Cd doping also deepened the valence band edge, reduced the monomolecular Shockley-Read-Hall (SRH) recombination losses, and promoted hole extraction and transport. Hence, the PSCs with Cd:NiOx HTLs manifest a high efficiency of 20.47%, a high photocurrent density of 23.00 mA cm-2, and a high fill factor of 79.62%, as well as negligible hysteresis and excellent stability. This work illustrates that divalent elements such as Cd, Zn, Co, etc. may be potential dopants to improve the p-type conductivity of the NiOx films for applications in highly efficient and stabilized PSCs.
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