Enhanced Perovskite Solar Cell Performance via 2-Amino-5-iodobenzoic Acid Passivation

钝化 材料科学 能量转换效率 钙钛矿(结构) 化学工程 钙钛矿太阳能电池 纳米技术 光电子学 图层(电子) 工程类
作者
Jian Xiong,Pabitra Narayan Samanta,Yifang Qi,Teresa Demeritte,Kira Williams,Jerzy Leszczyński,Qilin Dai
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (4): 5414-5424 被引量:23
标识
DOI:10.1021/acsami.1c22454
摘要

The intrinsic stability issues of the perovskite materials threaten the efficiency and stability of the devices, and stability has become the main obstacle to industrial applications. Herein, the efficient and facile passivation strategy by 2-amino-5-iodobenzoic acid (AIBA) is proposed. The impact of AIBA on the properties of the perovskite films and device performance is systemically studied. The results show that the trap states are eliminated without affecting the crystal properties of the perovskite grains, leading to the enhanced performance and stability of the perovskite solar cells (PSCs). A high power conversion efficiency (PCE) of 20.23% and lower hysteresis index (HI) of 1.49‰ are achieved, which represent one of the most excellent PCE and HI values for the inverted PSCs based on MAPbI3/[6,6]-Phenyl-C61-Butyric Acid Methyl Ester (PCBM) planar heterojunction structure. Moreover, the UV stability of the perovskite films and the thermal and moisture stability of the devices are also enhanced by the AIBA passivation. The PCE of the device with AIBA can maintain about 83.41% for 600 h (40 RH %) and 64.06% for 100 h (55-70 RH %) of its initial PCE value without any encapsulation, while the control device can maintain only about 72.91 and 45.59% of its initial PCE. Density functional theory calculations are performed to study the origins of enhanced performance. Interestingly, the results show that the surface states induced by AIBA can facilitate the photoexcited charge transfer dynamics and reduce the electron-hole recombination loss. The passivation method developed in this work provides an efficient way to enhance the stability and performance of inverted PSCs.

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