Rational Tailored Polyfluorosubstituted Amide Molecule for Stabilizing PbI6 Framework and Inhibiting Ion Migration Toward Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 分子 离子 酰胺 纳米技术 化学工程 化学物理 有机化学 物理 工程类 化学
作者
Shidong Cai,Jie Gao,Yongjing Wu,Yaqing Zou,Jiading Liang,Yaoyao Li,Xiafeng He,Qingrui Cai,Mingliang Wang,Xiaozhen Huang,Xuran Wang,Sajid Sajid,Dong Wei,Ruidan Zhang,Dandan Song,Yang Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:34 (52) 被引量:26
标识
DOI:10.1002/adfm.202411014
摘要

Abstract Perovskite solar cells (PSCs), while highly efficient, face stability challenges that hinder their commercial application. These instability issues mainly arise from the fragile nature of Pb─I bonds in perovskites, which easily break under environmental stresses such as heat and light, leading to the breakdown of the [PbI 6 ] framework and irreversible degradation. To address these issues, a multifunctional molecule, N 1 ,N 4 ‐bis(2,3,5,6‐tetrafluoro‐4‐iodophenyl)terephthalamide (FIPh‐A), is designed and synthesized to enhance the stability of perovskite films and devices. FIPh‐A molecule possesses carbonyl, amino, and iodotetrafluorophenyl groups that bind and stabilize Pb 2+ ions and [PbI 6 ] 4− octahedra structure, preventing ion migration in perovskite films. The activation energy of ion migration increases obviously from 0.28 eV to 0.39 eV by adding FIPh‐A verified by experiment results. The residual strain is also released efficiently by introducing FIPh‐A molecule into perovskite films characterized by grazing incidence X‐ray diffraction. The champion PSC with FIPh‐A achieves a power conversion efficiency of 24.60%. After 500 h of continuous illumination (ISOS‐L‐1) and 300 h of thermal aging at 80 °C (ISOS‐D‐2I), these PSCs with FIPh‐A maintained 93% and 77% of their initial efficiency, respectively. These results emphasize the potential of multifunctional additives in overcoming the stability challenges of PSCs, thereby facilitating their commercial advancement.
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