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Mechanism of the Dimethylammonium Cation in Hybrid Perovskites for Enhanced Performance and Stability of Printable Perovskite Solar Cells
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-11-23 , DOI: 10.1002/solr.202100923 Jianhong Zhao 1 , Hongzhang Wang 2 , Liangfei Duan 1 , Tianping Lv 1 , Bin Xiao 1 , Jin Zhang 1 , Jing Liu 2 , Yumin Zhang 1 , Qingju Liu 1
Solar RRL ( IF 6.0 ) Pub Date : 2021-11-23 , DOI: 10.1002/solr.202100923 Jianhong Zhao 1 , Hongzhang Wang 2 , Liangfei Duan 1 , Tianping Lv 1 , Bin Xiao 1 , Jin Zhang 1 , Jing Liu 2 , Yumin Zhang 1 , Qingju Liu 1
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Upscaling efficient and stable perovskite materials is vital for metal halide perovskite solar cells (PSCs) and additive engineering contributes a lot to making high-quality PSCs. While the recent examples involved mixing dimethylammonium (DMA) cation has been employed for the fabrication of all-inorganic perovskites with improved efficiency and stability, the role of DMA cation in hybrid perovskite (formamidinium lead triiodide, denoted as FAPbI3) remains inconclusive. Herein, DMA cations are substituted for FA sites of Cs0.12FA0.88PbI3 for printable triple mesoscopic PSCs and shed lights on the roles and mechanism of DMA in the perovskite. It is found that a small amount of DMA is doped into the perovskite lattices, meanwhile, an intermediate compound DMAPbI3 is formed and exists at grain boundaries, which improves the crystallinity of perovskite films and reduces nonradiative recombination through a passivation role. With these benefits, the best-performing printable PSC attained a power conversion efficiency of 17.46%. Unencapsulated devices maintained over 96% of the initial efficiencies in ambient condition for 960 h and 95% of the initial efficiencies after 360 h under continuous thermal aging at 85 °C in N2 atmosphere.
中文翻译：
杂化钙钛矿中二甲基铵阳离子增强可印刷钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的机制
升级高效且稳定的钙钛矿材料对于金属卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 至关重要，而增材工程对制造高质量的 PSC 有很大贡献。虽然最近的例子涉及混合二甲基铵 (DMA) 阳离子以提高效率和稳定性来制造全无机钙钛矿，但 DMA 阳离子在杂化钙钛矿（甲脒三碘化铅，表示为 FAPbI 3）中的作用仍然没有定论。在此，DMA 阳离子取代了 Cs 0.12 FA 0.88 PbI 3的 FA 位点用于可打印的三重介观 PSC，并阐明了 DMA 在钙钛矿中的作用和机制。发现在钙钛矿晶格中掺杂少量DMA，同时形成中间化合物DMAPbI 3并存在于晶界处，通过钝化作用提高了钙钛矿薄膜的结晶度并减少了非辐射复合。凭借这些优势，性能最佳的可印刷 PSC 实现了 17.46% 的功率转换效率。在N 2气氛中85°C 的连续热老化下，未封装的器件在环境条件下960 小时内保持96% 以上的初始效率，360 小时后保持95% 以上的初始效率。
更新日期：2021-11-23
中文翻译：
杂化钙钛矿中二甲基铵阳离子增强可印刷钙钛矿太阳能电池性能和稳定性的机制
升级高效且稳定的钙钛矿材料对于金属卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 至关重要，而增材工程对制造高质量的 PSC 有很大贡献。虽然最近的例子涉及混合二甲基铵 (DMA) 阳离子以提高效率和稳定性来制造全无机钙钛矿，但 DMA 阳离子在杂化钙钛矿（甲脒三碘化铅，表示为 FAPbI 3）中的作用仍然没有定论。在此，DMA 阳离子取代了 Cs 0.12 FA 0.88 PbI 3的 FA 位点用于可打印的三重介观 PSC，并阐明了 DMA 在钙钛矿中的作用和机制。发现在钙钛矿晶格中掺杂少量DMA，同时形成中间化合物DMAPbI 3并存在于晶界处，通过钝化作用提高了钙钛矿薄膜的结晶度并减少了非辐射复合。凭借这些优势，性能最佳的可印刷 PSC 实现了 17.46% 的功率转换效率。在N 2气氛中85°C 的连续热老化下，未封装的器件在环境条件下960 小时内保持96% 以上的初始效率，360 小时后保持95% 以上的初始效率。
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