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Anion Exchange‐Induced Crystal Engineering via Hot‐Pressing Sublimation Affording Highly Efficient and Stable Perovskite Solar Cells

材料科学 能量转换效率 钙钛矿(结构) 退火(玻璃) 粒度 化学工程 晶界 Crystal(编程语言) 晶体生长 晶粒生长 升华(心理学) 光电子学 微观结构 结晶学 复合材料 化学 心理学 计算机科学 工程类 心理治疗师 程序设计语言
作者
Bin Ding,Jun Peng,Qianqian Chu,Shenyou Zhao,Heping Shen,Klaus Weber,Guan-Jun Yang,Thomas P. White,Kylie Catchpole,Mohammad Khaja Nazeeruddin,Paul J. Dyson
出处
期刊:Solar RRL [Wiley]
卷期号:5 (3) 被引量:7
标识
DOI:10.1002/solr.202000729
摘要

Crystalline, dense, and uniform perovskite thin films are crucial for achieving high‐power conversion efficiency solar cells. Herein, a universal method of fabricating highly crystalline and large‐grain perovskite films via crystal engineering is demonstrated. Anion exchange of Cl − and I − , and annealing perovskite films, in an ultraconfined and uniform temperature enclosed space with saturated MAI (or FAI) vapor using hot‐pressing sublimation technology are conducted. This process ensures a rapid crystal growth rate due to fast exchange between the gas phase and the crystalline film to reduce vertically oriented grain boundaries. The generation of the commonly observed PbI 2 phase is also suppressed due to the chemical equilibrium state during the thermal annealing process. Using this approach, pinhole‐free perovskite films with preferred crystal orientation and micrometer‐scale grains are obtained, leading to a high steady‐state efficiency of 22.15% based on mixed‐cation perovskite composition. In addition, devices based on different perovskite compositions all exhibit enhanced photovoltaic performance based on the crystal engineering method. The device (without encapsulation) has an efficiency loss of about only 4% after 2520 h of aging in ambient conditions and retains 87% of its initial efficiency after 1000 h of continuous 1 Sun light soaking, thus demonstrating considerably improved stability.

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