Boosting MA-based two-dimensional Ruddlesden-Popper perovskite solar cells by incorporating a binary spacer

热稳定性 钙钛矿(结构) 材料科学 一元运算 化学工程 化学 结晶学 数学 组合数学 工程类
作者
Dong Xue,Yaozheng Tang,Yiqun Li,Xin Li,Yuzhen Zhao,Wenqi Song,Fangmin Wang,Shudong Xu,Yipeng Zhou,Chenxin Ran,Zongcheng Miao,Lin Song,Zhongbin Wu
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:95: 348-356 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2024.03.047
摘要

Two-dimensional Ruddlesden-Popper (2DRP) perovskite exhibits excellent stability in perovskite solar cells (PSCs) due to introducing hydrophobic long-chain organic spacers. However, the poor charge transporting property of bulky organic cation spacers limits the performance of 2DRP PSCs. Inspired by the A-site cation alloying strategy in 3D perovskites, 2DRP perovskites with a binary spacer can promote charge transporting compared to the unary spacer counterparts. Herein, the superior MA-based 2DRP perovskite films with a binary spacer, including 3-guanidinopropanoic acid (GPA) and 4-fluorophenethylamine (FPEA) are realized. These films (GPA0.85FPEA0.15)2MA4Pb5I16 show good morphology, large grain size, decreased trap state density, and preferential orientation of the as-prepared film. Accordingly, the present 2DRP-based PSC with the binary spacer achieves a remarkable efficiency of 18.37% with a VOC of 1.15 V, a JSC of 20.13 mA cm−2, and an FF of 79.23%. To our knowledge, the PCE value should be the highest for binary spacer MA-based 2DRP (n≤5) PSCs to date. Importantly, owing to the hydrophobic fluorine group of FPEA and the enhanced interlayer interaction by FPEA, the unencapsulated 2DRP PSCs based on binary spacers exhibit much excellent humidity stability and thermal stability than the unary spacer counterparts.
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