Multiple bonding effects of 1-methanesulfonyl-piperazine on the two-step processed perovskite towards efficient and stable solar cells

钝化 材料科学 氢键 结晶度 钙钛矿(结构) 载流子寿命 分子 能量转换效率 化学工程 光化学 纳米技术 光电子学 有机化学 复合材料 化学 图层(电子) 工程类
作者
Yu Xin,Yinhua Lv,Bingyan Xue,Lu Wang,Wanpei Hu,Xinhang Liu,Shangfeng Yang,Wen‐Hua Zhang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:93: 106856-106856 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106856
摘要

Interfacial engineering is a highly effective strategy to improve device performance of perovskite solar cells (PSCs) by alleviating the defect-induced non-radiative recombination, while reports on defect passivation of the two-step processed perovskite films are quite limited to date. Herein, a new type of multifunctional molecule, 1-methanesulfonyl-piperazine (MP), is applied to modify the perovskite film that is fabricated via a two-step process. The introduction of MP passivation enables multiple bonding interactions with perovskite film, i.e., hydrogen bond, Pb-O and Pb-N dative bonds, resulting in significantly reduced trap density and effectively suppressed non-radiative recombination. Moreover, the MP-modified perovskite films show improved crystallinity with decreased PbI2 residuals, which is conducive to both carrier transport and stability of the resultant devices. As a consequence, the MP-modified devices present an impressive power conversion efficiency (PCE) of 23.4% along with enhanced stability, e.g., the unencapsulated device retains 88% of its original PCE even subject to thermal aging at 85 ℃ for 600 h. This work opens up an avenue to explore functional materials for high-performance and long-term stable PSCs.
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