Efficient surface treatment based on an ionic imidazolium hexafluorophosphate for improving the efficiency and stability of perovskite solar cells

钝化 六氟磷酸盐 钙钛矿(结构) 离子液体 材料科学 化学工程 能量转换效率 表面粗糙度 离子 图层(电子) 化学 纳米技术 光电子学 催化作用 有机化学 复合材料 工程类
作者
Weichun Pan,Jianming Lin,Jihuai Wu,Xiaobing Wang,Guodong Li,Yitian Du,Wenjing Li,Weihai Sun,Zhang Lan
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier]
卷期号:604: 154486-154486 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2022.154486
摘要

• 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIMPF 6 ) is introduced onto the perovskite surface with the aid of isopropanol. • Large perovskite grains and island-like Cs 0.05 (MA 0.12 FA 0.88 ) 0.95 Pb(I 0.88 Br 0.12 ) 3-x (PF 6 ) x interlayers are formed by surface reconstruction with isopropanol. • BMIMPF 6 passivates surface defect, inhibits recombination and tunes energy array. • BMIMPF 6 -treated device achieves a champion efficiency of 21.51% compared to pristine device (19.01%). Surface defects have been a primary limitation for perovskite solar cells (PSCs). Herein, the introduction of 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BMIMPF 6 ) into the perovskite surface with the help of isopropanol (IPA) solvent can passivate the surface defects. The surface reconstruction of perovskite caused by IPA makes it easier for [BMIM] + to passivate uncoordinated Pb 2+ defects, [PF] 6 − to more easily replace and compensate unstable I − /Br − ions and I − /Br − vacancies. This forms large perovskite grains and island-like Cs 0.05 (MA 0.12 FA 0.88 ) 0.95 Pb(I 0.88 Br 0.12 ) 3-x (PF 6 ) x interlayers, which significantly reduces the defect-states density and inhibits recombination, and the energy barrier for the perovskite and the hole transport layer is also lowered. As a result, the open-circuit voltage was elevated from 1.112 to 1.181 V, and the efficiency for solar cells was also increased from 19.01% to 21.51%. In addition, the surface treatment of the hydrophobic BMIMPF 6 can isolate the erosion of moisture and obtain better stability.
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