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CdS Induced Passivation toward High Efficiency and Stable Planar Perovskite Solar Cells

钝化 材料科学 钙钛矿(结构) 空位缺陷 晶界 光电子学 能量转换效率 硫化镉 载流子寿命 太阳能电池 离子 卤化物 化学工程 纳米技术 无机化学 结晶学 复合材料 冶金 化学 图层(电子) 有机化学 工程类 微观结构
作者
Wenyan Zhao,Jiangjian Shi,Chuanjin Tian,Jionghua Wu,Hongshi Li,Yusheng Li,Bingcheng Yu,Yanhong Luo,Huijue Wu,Zhipeng Xie,Chang-An Wang,Defang Duan,Dongmei Li,Qingbo Meng
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (8): 9771-9780 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acsami.0c18311
摘要

In perovskite solar cells, the halide vacancy defects on the perovskite film surface/interface will instigate charge recombination, leading to a decrease in cell performance. In this study, cadmium sulfide (CdS) has been introduced into the precursor solution to reduce the halide vacancy defects and improve the cell performance. The highest efficiency of the device reaches 21.62%. Density functional theory calculation reveals that the incorporated Cd2+ ions can partially replace Pb2+ ions, thus forming a strong Cd–I bond and effectively reducing iodide vacancy defects (VI); at the same time, the loss of the charge recombination is significantly reduced because VI is filled by S2– ions. Besides, the substitution of Cd2+ for Pb2+ could increase the generation of PbI2, which can further passivate the grain boundary. Therefore, the stability of the cells, together with the efficiency of the power conversion efficiencies (PCEs), is also improved, maintaining 87.5% of its initial PCEs after being irradiated over 410 h. This work provides a very effective strategy to passivate the surface/interface defects of perovskite films for more efficient and stable optoelectronic devices.
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