Fully Inorganic Hole Contacts Enabled by CeI3 for High-Performance Perovskite Solar Modules

材料科学 钙钛矿(结构) 成核 结晶 碘化物 氧化铈 能量转换效率 氧化物 化学工程 降级(电信) 光电子学 纳米技术 铈 催化作用 光伏系统 氧化镍 镍 阳极 基质(水族馆)
作者
Haoyang Zhang,Kai Sun,Min Wu,Yifan Jiao,Yanyan Gao,Zexing Zhuang,Huilin Tan,Zhen Wang,Jinwei Gao,Yousheng Wang,Jianzha Zheng,Daxin Xiao,Shaohang Wu,Jiandong Fan,Yaohua Mai
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:20 (32): 22422-22434
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c21962
摘要

Inorganic oxides are widely recognized as stable interfacial materials that can mitigate degradation of perovskite absorbers and prolong device lifetime. However, conventional nickel oxide (NiOx)-based hole-transport layers often suffer from unfavorable energy-level alignment and reactive interfacial defects, while commonly used organic surface modifiers can complicate scalable processing and long-term stability. Here, we introduce cerium iodide (CeI3) as an inorganic interfacial modifier to construct a fully inorganic hole-contact architecture. CeI3 modulates perovskite nucleation and crystallization under ambient processing conditions, producing compact, pinhole-free films with improved coverage. Correlated changes in the oxidation states of Ce, Ni, and Pb after aging, together with reduced iodine loss, support the involvement of Ce species in redox-mediated interfacial regulation. CeI3 modification also improves energy-level alignment and suppresses nonradiative recombination. The resulting devices achieve power conversion efficiencies of 25.19% for 0.113 cm2 cells and 23.37% for 21 cm2 modules, with a geometric fill factor of 98.3%. Encapsulated modules retain 92.3% of their initial efficiency after 1000 h of continuous 1-sun illumination and 95.2% after 1000 h of damp-heat aging at 85 °C/85% RH. Outdoor measurements over one month further demonstrate stable module operation. This ambient-compatible and cost-effective strategy provides a scalable route toward efficient and durable perovskite photovoltaics.
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