Efficient and stable perovskite solar cells: The effect of octadecyl ammonium compound side-chain

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作者
Zhiying Feng,Chaocang Weng,Yikun Hua,Xiaohong Chen,Sumei Huang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:475: 146498-146498 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.146498
摘要

The extreme vulnerability of hybrid perovskite solar cells (PSCs) to moisture greatly limits the realization of their full potential. Here, we propose an efficient strategy to reinforce the efficiency and the ambient stability of PSCs via employing a series of octadecyl ammonium salts (OASs): octadecyl trimethyl ammonium chloride (OTAC), octadecyl dimethyl benzyl ammonium chloride (ODBAC), and 3-(trimethoxysilyl)propyl octadecyldimethyl ammonium chloride (TOAC), as passivating agents. Among these OASs, TOAC bearing a trimethoxysilane (Si-O-CH3) side chain group most efficiently promoted the efficiency along with the high-humidity stability of PSC devices. TOAC significantly passivated the defects, assisted better energy-level alignment and facilitated charge carrier transport in the devices. The TOAC-passivated PSCs exhibited an increase in the average PCE from 16.62 ± 0.56 % to 20.06 ± 0.68 % with a substantially enhanced fill factor of 80.10 ± 1.82 %. Furthermore, the unencapsulated TOAC-passivated PSCs preserved 90 % of their performance after storage in ambient conditions (25–30 ℃, 50–70 % relative humidity) for 300 h. When no OAS passivator was introduced, the devices were losing more than 74 % of their starting PCE after 150 h. The Si-O-CH3 groups side-chained to the OAS molecules were capable of supporting superior protection to the PSC devices against the permeation of high-moisture. Thereupon, the application of multifunctional octadecyl ammonium salt molecules to passivate defects and tailor the interface energy-level alignment in PSCs offers an encouraging staging to upgrade the PV performance of PSCs.
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