Intermediate‐Phase‐Mediated Homogeneous Crystallization of Wide‐Bandgap Perovskite for Efficient Silicon/Perovskite Tandem Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 串联 结晶 能量转换效率 化学工程 卤化物 八面体 同种类的 太阳能电池 成核 动力学 化学物理 Crystal(编程语言) 光伏系统 粒度 纳米技术 太阳能电池效率 晶界 钙钛矿太阳能电池 晶体硅 光电子学 半导体 晶体生长
作者
Ruikun Cao,Wenzhe Shang,Pengfei Wang,Kai Wang,Tianze Zhang,Ruishan Gao,Xiangyang Zhang,Zheng Lv,Yaling Han,Siao Li,Rui Cai,Qingshun Dong,Jijun Qiu,Yantao Shi
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adma.74784
摘要

ABSTRACT Achieving compositionally homogeneous mixed‐halide (I − and Br − ) wide‐bandgap (WBG) perovskite films is crucial for high‐performance perovskite/crystalline silicon tandem solar cells (TSCs), yet the disparate crystallization kinetics of iodide‐ and bromide‐rich phases readily induce halide segregation and inhomogeneous elemental distribution, thereby compromising the performance of TSCs. Herein, we employ 3,4,5‐trifluorobenzeneboronic acid (3FBBA) as a multifunctional modulator that synergistically interacts with both organic cations and lead‐halide octahedra via complementary hydrogen‐bonding and coordination interactions, by which 3FBBA fundamentally modulates the formation mechanism of α ‐phase perovskite. It transforms the spontaneous, uncontrolled direct crystallization pathway into a well‐regulated phase‐transition process mediated by highly ordered intermediate phases. These well‐structured intermediates act as well‐defined pre‐structural frameworks to guide the formation of high‐quality α ‐phase perovskite. Benefiting from this strategy, the resultant WBG perovskite films possess enlarged grain size and reduced defect density, which suppress nonradiative recombination loss and accelerate charge transfer kinetics. As a consequence, a single‐junction 1.66 eV WBG perovskite solar cell (PSC) achieves a high‐power conversion efficiency (PCE) of 24.09%, while a two‐terminal perovskite/silicon TSC delivers a champion PCE of 33.6%. Notably, the unencapsulated TSC maintains over 90% of its initial PCE throughout 571 h of continuous maximum power point tracking (MPPT) under ambient atmospheric conditions.
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