Efficient Charge Transport in Inverted Perovskite Solar Cells via 2D/3D Ferroelectric Heterojunction

铁电性 材料科学 异质结 钙钛矿(结构) 光电子学 能量转换效率 载流子 偶极子 带隙 电介质 激子 凝聚态物理 化学 结晶学 物理 有机化学
作者
Zihao Li,Anxin Sun,Yiting Zheng,Rongshan Zhuang,Xueyun Wu,Congcong Tian,Chen Tang,Yuan Liu,Beilin Ouyang,Jiajun Du,Ziyi Li,Jiajun Cai,Xiling Wu,Jinling Chen,Yong Hua,Chun‐Chao Chen
出处
期刊:Small methods [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smtd.202400425
摘要

Abstract While the 2D/3D heterojunction is an effective method to improve the power conversion efficiency (PCE) of perovskite solar cells (PSCs), carriers are often confined in the quantum wells (QWs) due to the unique structure of 2D perovskite, which makes the charge transport along the out‐of‐plane direction difficult. Here, a 2D/3D ferroelectric heterojunction formed by 4,4‐difluoropiperidine hydrochloride (2FPD) in inverted PSCs is reported. The enriched 2D perovskite (2FPD) 2 PbI 4 layer with n = 1 on the perovskite surface exhibits ferroelectric response and has oriented dipoles along the out‐of‐plane direction. The ferroelectricity of the oriented dipole layer facilitates the enhancement of the built‐in electric field (1.06 V) and the delay of the cooling process of hot carriers, reflected in the high carrier temperature (above 1400 K) and the prolonged photobleach recovery time (139.85 fs, measured at bandgap), improving the out‐of‐plane conductivity. In addition, the alignment of energy levels is optimized and exciton binding energy (32.8 meV) is reduced by changing the dielectric environment of the surface. Finally, the 2FPD‐treated PSCs achieve a PCE of 24.82% (certified: 24.38%) with the synergistic effect of ferroelectricity and defect passivation, while maintaining over 90% of their initial efficiency after 1000 h of maximum power point tracking.
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