Molecular Surface Self‐Accumulation Toward High‐Efficiency and Mechanically Robust Flexible Perovskite Solar Cells

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作者
Ruilin Han,Peimin Weng,Yiming Huangfu,Shuxin Dong,Xinyue Zhang,Chuanzhen Shang,Chenyun Wang,Bin Zhou,Duo Qu,Zhanfei Zhang,Lijie Sun,Wenying Zhao,Shasha Wang,Siyu Wei,Yuyao Bi,Mingquan Pan,Jiang Wu,Rui Zhu,Yongguang Tu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (22): e72859-e72859
标识
DOI:10.1002/adma.72859
摘要

Flexible perovskite solar cells (F-PSCs) have promising applications in building portable energy systems. However, the efficiency and stability of F-PSCs still lag far behind their rigid counterparts. The efficiency gap stems mainly from the high roughness of flexible substrates, which aggravates the spatial heterogeneity within transporting interfaces and thus reduces the carrier transport efficiency. Moreover, dynamic stress induces cracks and interfacial delamination in F-PSCs, resulting in significant mechanical stability issues. Here, we adopt a molecular surface self-accumulation strategy to improve the spatial homogeneity of the self-assembled monolayers (SAMs) by adding halogenated phenothiazine-based molecules (Br-4PAPT) into the perovskite precursor solution. The Br-4PAPT diffuses to the bottom interface of the perovskite film to fill vacancies in the underlying SAMs during perovskite crystallization. This enhanced homogeneity translates to p-i-n structured ultra-thin (9 µm) F-PSCs achieving a record efficiency of 22.02% on an active area of 1 cm2 and 24.47% on 0.1 cm2. Furthermore, the ultra-thin large-area F-PSCs achieved a power-per-weight of 12.71 W/g. The strategy also reduces the Young's modulus at the bottom interface of the perovskite film. Coupled with mechanical neutral plane design, the ultra-thin small-area F-PSCs maintained 91.81% efficiency after 10 000 bending cycles at a bending radius of 2 mm.
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