Combined Precursor Engineering and Grain Anchoring Leading to MA‐Free, Phase‐Pure, and Stable α‐Formamidinium Lead Iodide Perovskites for Efficient Solar Cells

甲脒 碘化物 钙钛矿(结构) 热稳定性 结晶 化学工程 晶界 相(物质) 材料科学 晶粒生长 粒度 锚固 化学 无机化学 有机化学 微观结构 复合材料 工程类 结构工程
作者
Xufeng Ling,Hongwei Zhu,Weidong Xu,Cheng Liu,Linfeng Pan,Dan Ren,Jianyu Yuan,Bryon W. Larson,Carole Grätzel,Ahmad R. Kirmani,Olivier Ouellette,Anurag Krishna,Jianguo Sun,Chunyang Zhang,Youyong Li,Shaik M. Zakeeruddin,Jing Gao,Yuhang Liu,James R. Durrant,Joseph M. Luther,Wanli Ma,Michaël Grätzel
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:60 (52): 27299-27306 被引量:55
标识
DOI:10.1002/anie.202112555
摘要

α-Formamidinium lead iodide (α-FAPbI3 ) is one of the most promising candidate materials for high-efficiency and thermally stable perovskite solar cells (PSCs) owing to its outstanding optoelectrical properties and high thermal stability. However, achieving a stable form of α-FAPbI3 where both the composition and the phase are pure is very challenging. Herein, we report on a combined strategy of precursor engineering and grain anchoring to successfully prepare methylammonium (MA)-free and phase-pure stable α-FAPbI3 films. The incorporation of volatile FA-based additives in the precursor solutions completely suppresses the formation of non-perovskite δ-FAPbI3 during film crystallization. Grains of the desired α-phase are anchored together and stabilized when 4-tert-butylbenzylammonium iodide is permeated into the α-FAPbI3 film interior via grain boundaries. This cooperative scheme leads to a significantly increased efficiency close to 21 % for FAPbI3 perovskite solar cells. Moreover, the stabilized PSCs exhibit improved thermal stability and maintained ≈90 % of their initial efficiency after storage at 50 °C for over 1600 hours.
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