Natural Antioxidant‐Inspired Interfacial Engineering for Stable and High‐Performance Perovskite Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 猝灭(荧光) 化学工程 扩散 氧化剂 分解 密度泛函理论 氧化物 化学稳定性 催化作用 化学反应 无机化学 钝化 金属 扩散阻挡层 能量转换效率 纳米技术 纳米材料
作者
Seongmin Choi,Taeyeong Yong,Soo‐Kwan Kim,Jin Young Park,Sanghun Han,Gayoung Seo,Hae Jeong Kim,Hyeon Soo,Ju‐Hyuck Lee,Seo‐Jin Ko,Byung Joon Moon,Jongmin Choi
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/aenm.202505914
摘要

ABSTRACT Although perovskite solar cells (PSCs) have recently achieved high certified power conversion efficiencies ( PCEs ), operational instability remains a critical obstacle to commercialization. In particular, superoxide (O 2 ∙ − ) generated at metal‐oxide charge‐transport layers rapidly decomposes perovskites by deprotonating the organic cations (FA⁺ and MA + ) and therefore must be suppressed. Nevertheless, under operating illumination, the formation and diffusion of O 2 ∙ − are unavoidable as long as metal oxides are employed in PSCs. To address this, we introduce the natural antioxidant taurine at the SnO 2 /FAPbI 3 interface to suppress O 2 ∙ − diffusion via chemical radical quenching. We elucidate the taurine‐mediated O 2 ∙ − quenching mechanism through density functional theory (DFT) calculations supported by experiments. In addition, we find that I 2 is concomitantly reduced to I‐ during the quenching process. This antioxidant interface prevents O 2 ∙ − induced perovskite decomposition under strongly oxidizing conditions. Moreover, the multifunctional groups of taurine form a chemical bridge between SnO 2 and FAPbI 3 , reducing interfacial defect density, enhancing carrier mobility, and suppressing non‐radiative recombination. Consequently, the taurine‐buried interface enables an improved PCE with increased open‐circuit voltage ( V OC ) and fill factor ( FF ), while markedly enhancing the light‐soaking and operational stability of PSCs.
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