Perovskite–organic tandem solar cells with indium oxide interconnect

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作者
Kai Oliver Brinkmann,Tim Becker,Florian Zimmermann,Cedric Kreusel,Tobias Gahlmann,Manuel Theisen,Tobias Haeger,Selina Olthof,Christian Tückmantel,Manuel Günster,Timo Maschwitz,Fabian Göbelsmann,Christine Koch,Dirk Hertel,Pietro Caprioglio,Francisco Peña‐Camargo,Lorena Perdigón‐Toro,Amran Al‐Ashouri,Lena Merten,Alexander Hinderhofer
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:604 (7905): 280-286 被引量:331
标识
DOI:10.1038/s41586-022-04455-0
摘要

Multijunction solar cells can overcome the fundamental efficiency limits of single-junction devices. The bandgap tunability of metal halide perovskite solar cells renders them attractive for multijunction architectures1. Combinations with silicon and copper indium gallium selenide (CIGS), as well as all-perovskite tandem cells, have been reported2-5. Meanwhile, narrow-gap non-fullerene acceptors have unlocked skyrocketing efficiencies for organic solar cells6,7. Organic and perovskite semiconductors are an attractive combination, sharing similar processing technologies. Currently, perovskite-organic tandems show subpar efficiencies and are limited by the low open-circuit voltage (Voc) of wide-gap perovskite cells8 and losses introduced by the interconnect between the subcells9,10. Here we demonstrate perovskite-organic tandem cells with an efficiency of 24.0 per cent (certified 23.1 per cent) and a high Voc of 2.15 volts. Optimized charge extraction layers afford perovskite subcells with an outstanding combination of high Voc and fill factor. The organic subcells provide a high external quantum efficiency in the near-infrared and, in contrast to paradigmatic concerns about limited photostability of non-fullerene cells11, show an outstanding operational stability if excitons are predominantly generated on the non-fullerene acceptor, which is the case in our tandems. The subcells are connected by an ultrathin (approximately 1.5 nanometres) metal-like indium oxide layer with unprecedented low optical/electrical losses. This work sets a milestone for perovskite-organic tandems, which outperform the best p-i-n perovskite single junctions12 and are on a par with perovskite-CIGS and all-perovskite multijunctions13.
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