Synergistic Solvent and Surface Engineering to Reduce VOC Loss in Tin Halide Perovskite Solar Cells

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作者
M. Bilal Faheem,Bilawal Khan,Yuchen Zhang,Hansheng Li,Madan Bahadur Saud,Hanjie Lin,Haining Zhang,Syed Bilal Ahmed,Vanshika Vanshika,Renjie Qiao,Poojan Indrajeet Kaswekar,Yeqing Wang,Weiwei Zheng,Jr‐Hau He,Qiquan Qiao
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:10 (7): 3337-3348 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.5c00792
摘要

Tin (Sn) halide perovskites, typically FASnI3, resemble their lead (Pb)-based counterparts in optoelectronic properties but possess dissimilar crystallization kinetics leading to meager device performance. In this study, we fabricated FASn-halide perovskite solar cells (PSCs) with a high open-circuit voltage (VOC) of 1042 mV and a power conversion efficiency (PCE) of 15.48%, as verified by an independent photovoltaic lab. By employing a comprehensive solvent and surface engineering strategy, we enhanced crystal stability and grain size, reduced trap state density, and improved energy level alignment. This was achieved by introducing tetraethylammonium (TEA+) cation at both surface and bulk grain boundaries, through the post-treatment of perovskite film with a preheated solution mixture of N,N-diethylformamide (DEF) and tetraethylammonium bromide (TEABr) in isopropanol (IPA). This approach also effectively suppressed the notorious Sn2+ to Sn4+ oxidation, resulting in reduced charge carrier trapping at grain boundaries. Moreover, the effectiveness and scalability of this strategy are validated with a 1.02 cm2 active area device, achieving a high PCE of 12.21%. Our findings highlight the potential of Sn-halide PSCs to rival Pb-based PSCs in efficiency and stability, paving the way for more environmentally friendly, Pb-free alternatives.
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