Dopant-additive synergism enhances perovskite solar modules

钙钛矿(结构) 掺杂剂 结晶度 光伏 材料科学 光伏系统 化学工程 纳米技术 光电子学 兴奋剂 电气工程 复合材料 工程类
作者
Bin Ding,Yong Ding,Jun Peng,Jan Romano-deGea,Lindsey E. K. Frederiksen,Hiroyuki Kanda,Olga A. Syzgantseva,Maria A. Syzgantseva,Jean‐Nicolas Audinot,Jérôme Bour,Song Zhang,Tom Wirtz,Zhaofu Fei,Patrick Dörflinger,Naoyuki Shibayama,Yunjuan Niu,Sixia Hu,Shunlin Zhang,Farzaneh Fadaei‐Tirani,Yan Liu
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:628 (8007): 299-305 被引量:110
标识
DOI:10.1038/s41586-024-07228-z
摘要

Abstract Perovskite solar cells (PSCs) are among the most promising photovoltaic technologies owing to their exceptional optoelectronic properties 1,2 . However, the lower efficiency, poor stability and reproducibility issues of large-area PSCs compared with laboratory-scale PSCs are notable drawbacks that hinder their commercialization 3 . Here we report a synergistic dopant-additive combination strategy using methylammonium chloride (MACl) as the dopant and a Lewis-basic ionic-liquid additive, 1,3-bis(cyanomethyl)imidazolium chloride ([Bcmim]Cl). This strategy effectively inhibits the degradation of the perovskite precursor solution (PPS), suppresses the aggregation of MACl and results in phase-homogeneous and stable perovskite films with high crystallinity and fewer defects. This approach enabled the fabrication of perovskite solar modules (PSMs) that achieved a certified efficiency of 23.30% and ultimately stabilized at 22.97% over a 27.22-cm 2 aperture area, marking the highest certified PSM performance. Furthermore, the PSMs showed long-term operational stability, maintaining 94.66% of the initial efficiency after 1,000 h under continuous one-sun illumination at room temperature. The interaction between [Bcmim]Cl and MACl was extensively studied to unravel the mechanism leading to an enhancement of device properties. Our approach holds substantial promise for bridging the benchtop-to-rooftop gap and advancing the production and commercialization of large-area perovskite photovoltaics.
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