Highly Efficient and Stable GABr‐Modified Ideal‐Bandgap (1.35 eV) Sn/Pb Perovskite Solar Cells Achieve 20.63% Efficiency with a Record Small Voc Deficit of 0.33 V

钙钛矿(结构) 材料科学 带隙 光电子学 能量转换效率 光电效应 理想(伦理) 电压 开路电压 化学工程 电气工程 认识论 工程类 哲学
作者
Xianyong Zhou,Luozheng Zhang,Xingzhu Wang,Chang Liu,Shi Chen,Meiqing Zhang,Xiangnan Li,Wendi Yi,Baomin Xu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:32 (14) 被引量:126
标识
DOI:10.1002/adma.201908107
摘要

1.5-1.6 eV bandgap Pb-based perovskite solar cells (PSCs) with 30-31% theoretical efficiency limit by the Shockley-Queisser model achieve 21-24% power conversion efficiencies (PCEs). However, the best PCEs of reported ideal-bandgap (1.3-1.4 eV) Sn-Pb PSCs with a higher 33% theoretical efficiency limit are <18%, mainly because of their large open-circuit voltage (Voc ) deficits (>0.4 V). Herein, it is found that the addition of guanidinium bromide (GABr) can significantly improve the structural and photoelectric characteristics of ideal-bandgap (≈1.34 eV) Sn-Pb perovskite films. GABr introduced in the perovskite films can efficiently reduce the high defect density caused by Sn2+ oxidation in the perovskite, which is favorable for facilitating hole transport, decreasing charge-carrier recombination, and reducing the Voc deficit. Therefore, the best PCE of 20.63% with a certificated efficiency of 19.8% is achieved in 1.35 eV PSCs, along with a record small Voc deficit of 0.33 V, which is the highest PCE among all values reported to date for ideal-bandgap Sn-Pb PSCs. Moreover, the GABr-modified PSCs exhibit significantly improved environmental and thermal stability. This work represents a noteworthy step toward the fabrication of efficient and stable ideal-bandgap PSCs.
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