Photo-protective iodine chelate enables stable perovskite solar cells under reverse bias

钙钛矿(结构) 材料科学 反向偏压 碘 催化作用 化学工程 化学 无机化学 螯合作用 光电子学 纳米技术 光化学
作者
Guohao Sun,Jiyao Zhang,Zhenhai Ai,Zhen Lu,Daming Zheng,Lei Cheng,Qiong Liang,Yu Han,Kaifeng Jing,Qianyi Li,Tao Zhu,Jiaming Huang,Guang Yang,Like Huang,Binghui Wu,Gang Li,Kuan Liu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41467-026-73269-9
摘要

Mitigating irreversible reverse-bias-induced perovskite degradation is paramount for the commercial deployment of perovskite solar modules, especially ensuring their reliability under partial shading scenarios. In n-i-p perovskite solar cells (PSCs), perovskite decomposition under reverse-bias involves the initial iodide re-distribution, followed by its oxidation and subsequent ultraviolet (UV) activation into iodine radicals, finally triggering the degradation within the perovskite. This work presents a delicate iodine chelation engineering to directly restrain this failure mechanism by incorporating a tailored β-cyclodextrin sulfated sodium salt (S-β-CD) at the critical SnO2/perovskite buried interface. This iodine chelating agent simultaneously sequesters the reactive iodine species from perovskites and provides the intrinsic UV-protection at the front side, to interrupt the photolysis cascade, which significantly enhances the reverse-bias robustness of PSCs. We demonstrate an outstanding operational stability after the reverse-bias precondition (T80 = ~ 1000 h, ISOS-L-3), and more encouragingly, deliver a superior cyclic lifetime under the periodic reverse-bias and light soaking stress (T85 = ~ 1600 h, ISOS-V-1). This strategy offers a significant leap towards the reverse-bias reliability required for solar module applications in the real world. Reverse-bias degradation limits the reliability of perovskite modules, especially under shading. The authors introduce an S-β-CD iodine-chelating layer at the SnO₂/perovskite interface to block the decay pathway and greatly boost operational and reverse-bias stability.
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