Dynamic Stress‐Regulating Molecular Networks Directing Oriented Growth in FAPbI 3 Perovskites

材料科学 钙钛矿(结构) 钝化 卤化物 能量转换效率 Crystal(编程语言) 极限抗拉强度 化学工程 陶瓷 离子 产量(工程) 串联 金属 纳米技术 打滑(空气动力学) 耐久性 残余应力 晶体结构 路易斯酸 单晶 格子(音乐) 应变工程 铝酸盐
作者
Lei Li,Zhixian Sun,Shaoyu Chen,Jinhua Wang,Mengzhu Ding,Qingyun He,Mengyang Wu,Chongyu Zhong,Xiangru Zhao,Shuaijun Yan,Tianshi Qin,Wei Huang,Kang Shen,Renzhi Li,Yi Yuan,Fangfang Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202529457
摘要

ABSTRACT Metal halide perovskite solar cells (PSCs) combine high efficiency with low‐cost processing, yet their commercialization is hindered by residual tensile strain and defect‐driven instability. In formamidinium‐based FAPbI 3 perovskite, thermal expansion mismatch amplifies lattice stress, accelerating defect formation and non‐radiative recombination. Here, we introduce a dynamic stress‐regulating molecular additive, 4‐vinylpiperidine (VPD), which integrates strong Lewis basicity with a polymerizable vinyl group. During annealing, VPD simultaneously coordinates with Pb 2+ ions and polymerizes in situ into a cross‐linked network, suppressing PbI 2 formation, reprogramming tensile strain into compressive stress, and directing oriented (100) crystal growth. These synergistic effects yield perovskite films with reduced trap density, prolonged carrier lifetimes, and optimized energy‐level alignment. Consequently, VPD‐modified PSCs achieve a power conversion efficiency of 25.50% and retain 95% of their initial performance after 500 h of continuous operation. This work establishes a generalizable molecular design strategy that couples defect passivation with strain engineering, advancing both efficiency and In situ polymerization, Lewis Base Passivation, Perovskite Solar Cells, Strain‐regulating durability in perovskite photovoltaics.
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