Suppressed deprotonation enables a durable buried interface in tin-lead perovskite for all-perovskite tandem solar cells

串联 钙钛矿(结构) 材料科学 佩多:嘘 兴奋剂 脱质子化 碘化物 化学工程 光电子学 纳米技术 无机化学 图层(电子) 冶金 化学 复合材料 离子 工程类 有机化学
作者
Sheng Fu,Nannan Sun,Yeming Xian,Lei Chen,You Li,Chongwen Li,Abasi Abudulimu,Prabodika N. Kaluarachchi,Zixu Huang,Xiaoming Wang,Kshitiz Dolia,David S. Ginger,Michael J. Heben,Randy J. Ellingson,Bin Chen,Edward H. Sargent,Zhaoning Song,Yanfa Yan
出处
期刊:Joule [Elsevier]
卷期号:8 (8): 2220-2237 被引量:61
标识
DOI:10.1016/j.joule.2024.05.007
摘要

Low-band-gap tin (Sn)-lead (Pb) perovskites are a critical component in all-perovskite tandem solar cells (APTSCs). Current state-of-the-art Sn-Pb perovskite devices exclusively use poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) as the hole-transport layer (HTL) but suffer from undesired buried-interface degradation. Here, we show that the deprotonation of the –SO3H group in PSS is the root cause of the interface degradation due to its low acid dissociation constant (pKa), leading to acidic erosion and iodine volatilization in Sn-Pb perovskites. We identify that HTL featuring the carboxyl (–COOH) group with a higher pKa, such as poly[3-(4-carboxybutyl)thiophene-2,5-diyl] (P3CT), can suppress deprotonation and strengthen the interface, mitigating the buried-interface degradation. Motivated by established P3CT modification, we introduce Pb doping to P3CT to increase its work function and reduce interfacial energy loss. We fabricate APTSCs with a champion efficiency of 27.8% and an operational lifetime of over 1,000 h, with 97% retaining efficiency under maximum power point tracking.
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