Cation and Octahedral Synergistic Regulation for Stable FAPbI3 Perovskite Solar Cells

甲脒 八面体 钙钛矿(结构) 氢键 材料科学 碘化物 结晶学 化学工程 无机化学 化学 有机化学 晶体结构 分子 工程类
作者
Guangcai Hu,Ziyue Zhao,Yang Shen,Yong Wang,Deren Yang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (23): e2502025-e2502025 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202502025
摘要

Abstract Formamidinium lead iodide (FAPbI 3 ) perovskite, one of the most promising light‐absorbing materials, faces substantial stability issues, including FA + organic component volatilization and undesirable phase transition between corner‐sharing and face‐sharing [PbI 6 ] 4 ̶ octahedra. Especially, the asymmetric hydrogen bonding, arising from oriented and irregularly spinning FA + cation, accelerates these transformations, compromising both the efficiency and long‐term stability of FAPbI 3 PSCs. Herein, a robust strategy is reported to stabilize FAPbI 3 perovskite by using tricyclohexylphosphine trifluoromethanesulfonate (Cy 3 PH + SO 3 CF 3 − ) to strengthen hydrogen bonds within FA + and alleviate octahedral deformation. The hydrogen‐bonding capacity of Cy 3 PH + effectively constrains and stabilizes orientated FA + through strong hydrogen bonds (F─H, N─H), while the strong electronegative SO 3 CF 3 − ion modifies [PbI 6 ] 4 − octahedral deformation by diversified covalent bonds (Pb─F, Pb─O) and releases the internal stress of the lattice. As such, the resulting FAPbI 3 demonstrates mitigated organic volatilization and suppressed phase transition, significantly enhancing phase stability under thermal/humidity stress conditions. Moreover, because of co‐regulated FA + cation and octahedral lattice, FAPbI 3 perovskite exhibits improved carrier dynamics and better matched energy‐level alignment with carrier transport layers. The optimized FAPbI 3 ‐based PSCs deliver an impressive efficiency of 25.93% and exhibit exceptional stability, retaining 97% of initial efficiency after over 1500 h maximum power point tracking.
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