Deciphering the Reduced Loss in High Fill Factor Inverted Perovskite Solar Cells with Methoxy-Substituted Poly(Triarylamine) as the Hole Selective Contact

材料科学 掺杂剂 钙钛矿(结构) 能量转换效率 光电子学 光伏系统 磁滞 钙钛矿太阳能电池 图层(电子) 化学工程 纳米技术 兴奋剂 凝聚态物理 物理 工程类 生物 生态学
作者
Li Wang,Qiu Xiong,Zilong Zhang,Lingyi Meng,Feng Li,Longkai Yang,Xiaobing Wang,Qin Zhou,Wei‐Hang Fan,Lusheng Liang,Shui‐Yang Lien,Xin Li,Jihuai Wu,Peng Gao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (10): 12640-12651 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsami.1c23942
摘要

A dopant-free polymeric hole selective contact (HSC) layer is ubiquitous for stable perovskite solar cells (PSCs). However, the intrinsic nonwetting nature of the polymeric HSC impedes the uniform spreading of the perovskite precursor solution, generating a terrible buried interface. Here, we dexterously tackle this dilemma from the perspective of dispersive and polar component surface energies of the HSC layer. A novel triarylamine-based HSC material, poly[bis(4-phenyl)(2,4-dimethoxyphenyl)amine] (2MeO-PTAA), was designed by introducing the polar methoxy groups to the para and ortho positions of the dangling benzene. These nonsymmetrically substituted electron-donating methoxy groups enhanced the polar components of surface energy, allowing more tight interfacial contact between the HSC layer and perovskite and facilitating hole extraction. When utilized as the dopant-free HSC layer in inverted PSCs, the 2MeO-PTAA-based device with CH3NH3PbI3 as the absorber exhibited an encouraging power conversion efficiency of 20.23% and a high fill factor of 84.31% with negligible hysteresis. Finally, a revised detailed balance model was used to verify the drastically lessened surface defect-induced recombination loss and shunt resistance loss in 2MeO-PTAA-based devices. This work demonstrates a facile and efficient way to modulate the buried interface and shed light on the direction to further improve the photovoltaic performance of inverted PSCs with other types of perovskites.
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