Surface chemical polishing and passivation minimize non-radiative recombination for all-perovskite tandem solar cells

钝化 钙钛矿(结构) 串联 材料科学 能量转换效率 带隙 抛光 光电子学 化学工程 纳米技术 图层(电子) 复合材料 工程类
作者
Yongyan Pan,Jianan Wang,Zhenxing Sun,Jiaqi Zhang,Zheng Zhou,Chenyang Shi,Sanwan Liu,Fumeng Ren,Rui Chen,Yong Cai,Huande Sun,Bin Liu,Zhongyong Zhang,Zhengjing Zhao,Zihe Cai,Xiaojun Qin,Zhiguo Zhao,Yitong Ji,Neng Li,Wenchao Huang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1) 被引量:36
标识
DOI:10.1038/s41467-024-51703-0
摘要

All-perovskite tandem solar cells have shown great promise in breaking the Shockley–Queisser limit of single-junction solar cells. However, the efficiency improvement of all-perovskite tandem solar cells is largely hindered by the surface defects induced non-radiative recombination loss in Sn–Pb mixed narrow bandgap perovskite films. Here, we report a surface reconstruction strategy utilizing a surface polishing agent, 1,4-butanediamine, together with a surface passivator, ethylenediammonium diiodide, to eliminate Sn-related defects and passivate organic cation and halide vacancy defects on the surface of Sn–Pb mixed perovskite films. Our strategy not only delivers high-quality Sn–Pb mixed perovskite films with a close-to-ideal stoichiometric ratio surface but also minimizes the non-radiative energy loss at the perovskite/electron transport layer interface. As a result, our Sn–Pb mixed perovskite solar cells with bandgaps of 1.32 and 1.25 eV realize power conversion efficiencies of 22.65% and 23.32%, respectively. Additionally, we further obtain a certified power conversion efficiency of 28.49% of two-junction all-perovskite tandem solar cells. The efficiency of all-perovskite tandem solar cells is impacted by the nonradiative recombination loss in Sn–Pb mixed narrow bandgap perovskite films. Here, the authors utilize a surface polishing agent with surface passivator to deliver films with a close-to-ideal stoichiometric ratio surface.
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