Non‐Volatile Multifunctional Dipole Molecules Enable 19.2% Efficiency for Printable Mesoscopic Perovskite Solar Cells

钙钛矿(结构) 材料科学 能量转换效率 钝化 结晶 化学工程 介观物理学 纳米技术 光电子学 图层(电子) 量子力学 物理 工程类
作者
Weiqiang Xu,Yang Zhang,Yuying Huang,Tao Ying,Jinjiang Wang,Wenfeng Liu,Dongjie Wang,Zheling Zhang,Jian Xiong,Jian Zhang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (7): e2407063-e2407063 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202407063
摘要

Dipole molecules (DMs) show great potential in defect passivation for printable mesoscopic perovskite solar cells (p-MPSCs), although the crystallization process of p-MPSCs is more intricate and challenging than planar perovskite solar cells. In this work, a series of non-volatile multifunctional DMs are employed as additives to enhance the crystallization of perovskites and improve both the power conversion efficiency (PCE) and stability of the devices. This enhancement is achieved by regulating the side groups of benzoic acid molecules with the electron-donating groups such as guanidine (─NH─C(═NH)─NH2), amino (─NH2) and formamidine (─C(═NH)─NH2). DMs form hydrogen bond interactions with the organic cations of perovskite and establish electrostatic interactions with PbI6 4-. The synergistic effect of these interactions suppresses PbI2 formation, enhances perovskite film crystalline quality, reduces perovskite crystal defect density, mitigates non-radiative recombination, and effectively enhances carrier transfer and extraction efficiency. Furthermore, the incorporation of DMs leads to a reconstruction of the perovskite film surface energy level, thereby enhancing hole extraction efficiency at the perovskite/carbon electrode interface. The optimized p-MPSCs achieve a PCE of 19.23%. The unencapsulated device demonstrates promising long-term storage stability, retaining 91% of the original PCE after 1440 h of aging at 40 ± 5% relative humidity and 30 ± 5 °C.
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