Interface and Grain Boundary Passivation by PEA-SCN Double Ions via One-Step Crystal Engineering for All Air-Processed, Stable Perovskite Solar Cells

材料科学 晶界 钙钛矿(结构) 钝化 微晶 成核 载流子寿命 化学工程 纳米技术 能量转换效率 光电子学 化学 复合材料 冶金 有机化学 微观结构 图层(电子) 工程类
作者
Tianyuan Luo,Gang Ye,Xiayan Chen,Haixin Chang,Tian Ye,Chunyan Zhao,Wenfeng Zhang,Haixin Chang
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (11): 12290-12297 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acsaem.1c02113
摘要

The degeneration of organic–inorganic hybrid perovskite solar cells (PSCs) under ambient air is a serious challenge that prevents the commercialization of PSCs. The introduction of hydrophobic long-chain organic cations into the perovskite film is a promising way to improve the long-term stability of devices. However, this approach always comes with the sacrifice of the power conversion efficiency (PCE). In this work, we introduce a novel one-step double ion passivation route together using phenylethylamine ion (PEA+) and SCN– to passivate the grain boundary and surface of the perovskite polycrystalline film by crystal engineering to fabricate all air-processed, stable PSCs. Compared with three-dimensional (3D) MAPbI3 perovskite films, the PEA+ and SCN– codoped MAPbI3 perovskite films from the single crystal engineering have a larger grain size and better stability with a longer carrier lifetime and lower electron trap state density. The champion PCE of 18.04% with negligible hysteresis was achieved for the 0.05 M PEA+ and SCN– codoped PSCs, which exhibit 25% higher efficiency than the MAPbI3 solar cell fabricated using the traditional precursor solution mixing method. The devices without encapsulation still maintain 82% of their original PCE when stored over 750 h under ambient air conditions with a relative humidity of 50%.

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