Surface Reconstruction for Tin-Based Perovskite Solar Cells

钝化 钙钛矿(结构) 材料科学 能量转换效率 微观结构 费米能级 载流子寿命 表面改性 光电子学 纳米技术 化学工程 冶金 电子 物理 工程类 图层(电子) 量子力学
作者
Hui Li,Bohong Chang,Lian Wang,Zhongxiao Wang,Lu Pan,Yutong Wu,Zhen Liu,Longwei Yin
出处
期刊:ACS energy letters [American Chemical Society]
卷期号:7 (11): 3889-3899 被引量:45
标识
DOI:10.1021/acsenergylett.2c01624
摘要

Open-circuit voltage loss and instability from surface Sn(II) oxidation and high-density Sn vacancies pose great hurdles for developing high-performance Sn-based perovskite solar cells (PSCs). Turning attention from the bulk microstructure to surface reconstruction is promising to push the performance enhancement of Sn-based PSCs. Herein, a surface-modulation strategy based on 6-maleimidohexanehydrazide trifluoroacetate is rationally designed to reconstruct the surface structure of FASnI3 films to manage the Fermi level and passivate defects. The electronic state evolution results in an n-type Fermi level shift of the shallow surface, thereby forming an extra back-surface field for electron extraction. Meanwhile, the ion-pairing agent affords passivating cationic and anionic defects, thereby nullifying the charged-defect-rich surface. In particular, the reductive hydrazide group and carboxyl groups alleviate superficial Sn(IV) and inhibit Sn(IV) formation, homogenizing surface potential and prolonging carrier lifetime. Accordingly, devices deliver a champion power conversion efficiency (PCE) of 13.64% and an elongated lifespan, with over 75% of the original PCE after 1000 h of illumination (O2 < 50 ppm). This work presents a new insight on the surface reconstruction strategy for developing high-performance Sn-based PSCs.
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