Synergistic Anion‐π Interaction With an Electron‐Deficient Porphyrin Stabilizes Perovskite for High‐Performance Printable Carbon‐Electrode Mesoscopic Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 碘化物 介观物理学 卟啉 能量转换效率 化学工程 离子 热分解 光化学 纳米技术 兴奋剂 惰性 热稳定性 格子(音乐) 无机化学 发光 光电子学
作者
Chuanzhou Han,Junwei Xiang,Yongming Ma,Yanjie Cheng,Minghao Xia,Qian Yue,Song Shen,Siqi Jiang,Li‐Ming Yang,Yang Zhou,Jiale Liu,Anyi Mei,Hongwei Han
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.78322
摘要

ABSTRACT The power conversion efficiency (PCE) of perovskite solar cells (PSCs) has progressed rapidly, but operational stability under light and thermal stresses remains a critical challenge, largely due to the migration of weakly bound iodide ions at the lattice terminations. Here, we introduce an electron‐deficient macrocycle, 5,10,15,20‐tetrakis(4‐nitrophenyl)porphyrin (TNPP), as a terminal ion stabilizer in printable carbon‐electrode mesoscopic PSCs (p‐MPSCs). The strongly electron‐withdrawing nitro groups create an electropositive cavity in TNPP, enabling synergistic anion‐π and hydrogen‐bonding interactions with the perovskite lattice. This dual interaction mechanism anchors terminal iodide ions and A‐site cations, effectively suppressing ion migration and subsequent perovskite decomposition under environmental stressors. Consequently, TNPP‐modified devices achieve a champion PCE of 21.38% alongside exceptional stability. They retain > 95% of their initial PCE after 2000 h in ambient air (50%–70% RH), > 90% after 1040 h at 85°C under inert atmosphere, and > 95% after 1200 h of maximum power point tracking (MPPT) at 55°C under continuous illumination. This work demonstrates a potent molecular design strategy for stabilizing the perovskite lattice through synergistic non‐covalent interactions.
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