Reducing Energetic Disorder for High‐Efficiency Perovskite Solar Cells with Low Urbach Energy by in Situ NH 3 Generation

钙钛矿(结构) 材料科学 光伏 能量转换效率 结晶 密度泛函理论 原位 光伏系统 化学物理 结合能 光电子学 电子 量子点 太阳能 Atom(片上系统) 发光 太阳能电池效率 量子效率 载流子寿命 表征(材料科学)
作者
Chuanzhen Shang,Duo Qu,Zheng Bao,Chenyun Wang,Qiangqiang Zhao,Chunsheng Li,Bin Zhou,Xuemeng Wang,Ruilin Han,Shasha Wang,Wenying Zhao,Kai Wang,Jiangang Liu,Xiaoyu Yang,Zhang Lan,Jiang Wu,Jiang Wu,Weidong Xu,Jihuai Wu,Jihuai Wu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (48): e202516464-e202516464 被引量:12
标识
DOI:10.1002/anie.202516464
摘要

Abstract The high disorder in perovskite materials leads to severe carrier non‐radiative recombination, which directly determines the energy loss of photovoltaic devices. Currently, modulation of energetic disorder in perovskite solar cells and its correlation with open‐circuit voltage losses (V OC, loss ) remain insufficiently understood. We regulated the perovskite crystallization process by in situ NH 3 generation, thereby enhancing the perovskite degree of energetic order. Density functional theory calculations reveal that lone‐pair electrons on the N atom of the NH 3 molecule coordinate with Pb 2+ , increasing the defect formation energy of lead vacancies (V Pb ), Pb‐on‐I antisite (Pb I ), and I‐on‐Pb antisite (I Pb ) to 5.61, 0.37, and 4.09 eV, respectively. As a result, we obtained energetic ordered perovskite film with an Urbach energy of 23.7 meV. The champion device exhibited a reduced V OC, loss by over than 50 mV and achieved an open‐circuit voltage (V OC ) of 1.182 V with a power conversion efficiency (PCE) of 26.26%. Under the ISOS‐D protocols, the device maintains over 95% of its initial efficiency after 1100 h of nitrogen storage and over 90% after 700 h at 65 °C. And the 5 × 5 cm 2 mini‐modules achieved a PCE of 21.31%, representing state‐of‐the‐art performance in perovskite photovoltaics.
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