Formamidinium Lead Iodide‐Based Inverted Perovskite Solar Cells with Efficiency over 25 % Enabled by An Amphiphilic Molecular Hole‐Transporter

甲脒 碘化物 钙钛矿(结构) 两亲性 运输机 材料科学 铅(地质) 化学 无机化学 生物化学 有机化学 聚合物 生物 共聚物 基因 古生物学
作者
Huidong Zhang,Shuo Zhang,Xiaoyu Ji,Jingwen He,Huanxin Guo,Songran Wang,Wenjun Wu,Weihong Zhu,Yongzhen Wu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (16): e202401260-e202401260 被引量:83
标识
DOI:10.1002/anie.202401260
摘要

Abstract Formamidinium lead iodide (FAPbI 3 ) represents an optimal absorber material in perovskite solar cells (PSCs), while the application of FAPbI 3 in inverted‐structured PSCs has yet to be successful, mainly owing to its inferior film‐forming on hydrophobic or defective hole‐transporting substrates. Herein, we report a substantial improvement of FAPbI 3 ‐based inverted PSCs, which is realized by a multifunctional amphiphilic molecular hole‐transporter, (2‐(4‐(10 H ‐phenothiazin‐10‐yl)phenyl)‐1‐cyanovinyl)phosphonic acid (PTZ−CPA). The phenothiazine (PTZ) based PTZ−CPA, carrying a cyanovinyl phosphonic acid (CPA) group, forms a superwetting hole‐selective underlayer that enables facile deposition of high‐quality FAPbI 3 thin films. Compared to a previously established carbazole‐based hole‐selective material (2‐(3,6‐dimethoxy‐9 H ‐carbazol‐9‐yl)ethyl)phosphonic acid (MeO−2PACz), the crystallinity of FAPbI 3 is enhanced and the electronic defects are passivated by the PTZ−CPA more effectively, resulting in remarkable increases in photoluminescence quantum yield (four‐fold) and Shockley‐Read‐Hall lifetime (eight‐fold). Moreover, the PTZ−CPA shows a larger molecular dipole moment and improved energy level alignment with FAPbI 3 , benefiting the interfacial hole‐collection. Consequently, FAPbI 3 ‐based inverted PSCs achieve an unprecedented efficiency of 25.35 % under simulated air mass 1.5 (AM1.5) sunlight. The PTZ−CPA based device shows commendable long‐term stability, maintaining over 90 % of its initial efficiency after continuous operation at 40 °C for 2000 hours.
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