Molecular Bridging of Buried Interface Flattens Grain Boundary Grooves and Imparts Stress Relaxation for Performance Enhancement and UV Stability in Perovskite Solar Cells

材料科学 钝化 晶界 钙钛矿(结构) 密度泛函理论 能量转换效率 复合材料 光电子学 化学物理 纳米技术 化学工程 计算化学 图层(电子) 微观结构 化学 物理 工程类
作者
Wei Cheng,Peng Huang,Zhijie Gao,Yansheng Chen,Linying Ren,Qingguo Feng,Xiaodong Liu,Shahzada Ahmad,Zuowan Zhou
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:15 (30) 被引量:32
标识
DOI:10.1002/aenm.202501296
摘要

Abstract The limitations imposed by interfacial voids and residual stress fundamentally constrain the stability and performance ceiling of perovskite solar cells (PSCs). Herein, the study engineers a molecular bridge by the placement of ectoine (Ec) at the SnO 2 /perovskite interface. The experimental investigations coupled with first‐principles density functional theory (DFT) calculations reveal that the carboxyl group preferentially passivates uncoordinated Sn 4+ defects and oxygen vacancies in SnO 2 , while the imine group establishes robust coordination with Pb 2 ⁺ ions in the perovskite to passivate uncoordinated Pb 2+ defects. The bi‐anchoring molecular bridging mechanism facilitates the residual stress release, flattens the grain boundary grooves, and significantly suppresses the nonradiative recombination. In turn, the Ec‐modified PSCs achieve a power conversion efficiency (PCE) of 24.68% (vs 22.56% for control). Significantly, the unencapsulated PSCs with the Ec show improved UV stability, retaining 80.12% of the initial PCE after 130 h (equivalent to 1412 h of solar irradiation) under 365 nm ultraviolet irradiation (50 mW cm −2 ). The study uncovers the role of Ec as a molecular bridge to optimize the buried interface for effective yet stable solar cell fabrication.
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