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Functionalization of perovskite thin films with moisture-tolerant molecules

钙钛矿(结构) 表面改性 光伏系统 材料科学 能量转换效率 水分 湿度 薄膜 相对湿度 化学工程 纳米技术 复合材料 光电子学 电气工程 工程类 热力学 物理
作者
Shuang Yang,Yun Wang,Porun Liu,Yi‐Bing Cheng,Huijun Zhao,Hua Gui Yang
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:1 (2) 被引量:484
标识
DOI:10.1038/nenergy.2015.16
摘要

Organic–inorganic hybrid perovskites are particularly suited as light-harvesting materials in photovoltaic devices. The power conversion efficiency of perovskite solar cells has reached certified values of over 20% in just a few years. However, one of the major hindrances for application of these materials in real-world devices is the performance degradation in humid conditions, leading to a rapid loss of photovoltaic response. Here, we demonstrate that hydrophobic tertiary and quaternary alkyl ammonium cations can be successfully assembled on the perovskite surface as efficient water-resisting layers via a facile surface functionalization technique. Such layers can protect the perovskite film under high relative humidity (90 ± 5%) over 30 days. More importantly, devices based on such films can retain the photovoltaic capacities of bulk perovskites, with power conversion efficiencies over 15%. Improving the humidity tolerance of perovskite materials is a necessary step towards large-scale production of high-performance perovskite-based devices under ambient humidity. Organic–inorganic perovskites are promising materials for photovoltaic devices, however they have poor tolerance to ambient humidity. Now, their surface can be functionalized with water-resistant molecules to stabilize their performance under humid conditions.
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