An antibonding valence band maximum enables defect-tolerant and stable GeSe photovoltaics

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作者
Shunchang Liu,Chen‐Min Dai,Yimeng Min,Yi Hou,Andrew H. Proppe,Ying Zhou,Chao Chen,Shiyou Chen,Jiang Tang,Ding‐Jiang Xue,Edward H. Sargent,Jin‐Song Hu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1) 被引量:77
标识
DOI:10.1038/s41467-021-20955-5
摘要

Abstract In lead–halide perovskites, antibonding states at the valence band maximum (VBM)—the result of Pb 6 s -I 5 p coupling—enable defect-tolerant properties; however, questions surrounding stability, and a reliance on lead, remain challenges for perovskite solar cells. Here, we report that binary GeSe has a perovskite-like antibonding VBM arising from Ge 4 s -Se 4 p coupling; and that it exhibits similarly shallow bulk defects combined with high stability. We find that the deep defect density in bulk GeSe is ~10 12 cm −3 . We devise therefore a surface passivation strategy, and find that the resulting GeSe solar cells achieve a certified power conversion efficiency of 5.2%, 3.7 times higher than the best previously-reported GeSe photovoltaics. Unencapsulated devices show no efficiency loss after 12 months of storage in ambient conditions; 1100 hours under maximum power point tracking; a total ultraviolet irradiation dosage of 15 kWh m −2 ; and 60 thermal cycles from −40 to 85 °C.
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