Homogeneous 2D/3D heterostructured tin halide perovskite photovoltaics

卤化物 光伏 成核 钙钛矿(结构) 材料科学 结晶 异质结 胶体 薄膜 光电子学 化学工程 能量转换效率 纳米技术 化学 光伏系统 无机化学 生物 生态学 有机化学 工程类
作者
Dongxu He,Peng Chen,Julian A. Steele,Zhiliang Wang,Hongyi Xu,Meng Zhang,Shanshan Ding,Chengxi Zhang,Tongen Lin,Felipe Kremer,Hongzhe Xu,Mengmeng Hao,Lianzhou Wang
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:20 (6): 779-786 被引量:107
标识
DOI:10.1038/s41565-025-01905-4
摘要

Tin halide perovskites (THPs) have emerged as promising lead-free candidates for eco-friendly perovskite solar cells, but their photovoltaic performance still lags behind that of lead-based counterparts due to poor thin-film quality. Constructing two-dimensional/three-dimensional (2D/3D) heterostructures can effectively regulate crystallization and suppress defect formation for developing high-quality THP thin films. However, the high aggregation barrier prevents large 2D perovskite colloids from forming stable clusters, making 2D THPs nucleate more slowly than their 3D analogues. Such distinct nucleation kinetics cause undesirable 2D/3D phase segregation that compromises both photovoltaic performance and device durability. Here we introduce small inorganic caesium cations to partially replace bulky organic cations in the electrical double layers of 2D THP colloids, reducing the colloid size to lower their aggregation barrier. The reduced electrostatic repulsion promotes the coagulation of 2D and 3D THP colloids in the precursor solution, synchronizing their nucleation kinetics for the growth of 2D/3D heterostructured THP thin films with a homogeneous microstructure and markedly reduced trap states. Consequently, the caesium-incorporated THP solar cells deliver an excellent power conversion efficiency of 17.13% (certified 16.65%) and exhibit stable operation under continuous one-sun illumination for over 1,500 h in nitrogen without encapsulation. This study offers new insights into the colloidal chemistry and crystallization engineering of mixed-dimensional heterostructures, paving the way for high-performance lead-free perovskite photovoltaics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
灵巧谷芹完成签到,获得积分20
刚刚
服部平次完成签到,获得积分10
2秒前
Rg完成签到,获得积分10
2秒前
不安延恶完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
1122846完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
一诺相许完成签到 ,获得积分10
4秒前
Jeremy发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
Gzdaigzn完成签到,获得积分10
8秒前
啊花完成签到,获得积分10
9秒前
三点前我必睡完成签到 ,获得积分10
10秒前
慕青应助我十分讨厌你采纳,获得10
10秒前
11秒前
无花果应助饱满的问丝采纳,获得10
12秒前
12秒前
蓝天应助yy采纳,获得10
13秒前
15秒前
尹妮妮发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
18秒前
xzm发布了新的文献求助10
19秒前
粥京完成签到,获得积分10
19秒前
21秒前
称心的擎苍关注了科研通微信公众号
21秒前
领导范儿应助无私紫烟采纳,获得10
21秒前
钱罐罐完成签到 ,获得积分10
21秒前
认真平蓝发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
23秒前
25秒前
燕小丙完成签到,获得积分10
26秒前
粥京发布了新的文献求助10
26秒前
无花果应助真实的煎饼采纳,获得10
29秒前
gzj发布了新的文献求助10
29秒前
wanci应助玉米采纳,获得10
32秒前
33秒前
掏泥兜完成签到,获得积分10
33秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
A Foreign Missionary on the Long March: The Unpublished Memoirs of Arnolis Hayman of the China Inland Mission 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6452163
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8264001
关于积分的说明 17610459
捐赠科研通 5517022
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903962
邀请新用户注册赠送积分活动 1880893
关于科研通互助平台的介绍 1722824