Tailored Additive‐Mediated Bidentate Coordination Achieves Simultaneous Efficiency‐Stability Enhancement in Inverted Perovskite Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 接受者 能量转换效率 平面的 化学物理 光伏系统 光伏 位阻效应 光电子学 空位缺陷 Crystal(编程语言) 纳米技术 氢键 载流子寿命 分子 化学工程 钙钛矿太阳能电池 晶体结构 结合能 兴奋剂 密度泛函理论 降级(电信) 结构稳定性 结晶学 齿合度
作者
Jiaxi Niu,Zilin Zhou,Qingbin Cai,Yuexin Lin,Jinpen Niu,Yingjie Zhu,Fenqi Du,Jin Liu,Wenhan Yang,Qijun Li,Lei Fu,Kai Wu,Shiqi Sui,Nan Zhang,Dechun Zou,Jun Zhou,Chao Liang
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (23)
标识
DOI:10.1002/aenm.70932
摘要

ABSTRACT Inverted perovskite solar cells (PSCs) garner extensive attention for improved operating stability but the power conversion efficiency (PCE) still lags behind its theoretical limit. The energetic losses responsible for this PCE deficit primarily stem from non‐radiative recombination induced by crystalline defect states in the perovskite bulk and at interfaces, coupled with inefficient carrier extraction caused by energy level mismatches across adjacent interfaces. Here, a tailored additive engineering strategy is proposed by designing a planar molecule 4‐Cyanobenzamide (4‐CBA) that features multifunctional active sites for the perovskite precursor. The dual electron‐rich moieties C═O and C≡N can strongly anchor uncoordinated Pb 2+ , thereby stabilizing the [PbI 6 ] 4− framework and alleviating internal residual strain. The enhanced ─NH 2 group, acting as both a hydrogen bond acceptor and donor, compensates for vacancy defects through interactions with FA + /I − , regulating the preferential growth of crystal planes, and reducing non‐radiative recombination. Notably, 4‐CBA with a planar structural orientation can also tune energy level matching, minimize interfacial steric hindrance, and optimize carrier transport balance. The champion PSC device based on 4‐CBA achieves a PCE of 26.25% and an exceptional fill factor ( FF ) of 85.97%.
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