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Porphyrinic Metal–Organic Framework Quantum Dots for Stable n–i–p Perovskite Solar Cells
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/adfm.202210028
Yinjiang Liu 1 , Tao Liu 1 , Xi Guo 1 , Meichen Hou 1 , Yihui Yuan 1 , Se Shi 1 , Hui Wang 1 , Rui‐Zhi Zhang 2 , Costas Galiotis 3 , Ning Wang 1
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2022-11-16 , DOI: 10.1002/adfm.202210028
Yinjiang Liu 1 , Tao Liu 1 , Xi Guo 1 , Meichen Hou 1 , Yihui Yuan 1 , Se Shi 1 , Hui Wang 1 , Rui‐Zhi Zhang 2 , Costas Galiotis 3 , Ning Wang 1
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As the power-conversion efficiency (PCE) of organic–inorganic lead halide perovskite solar cells (PSCs) is approaching the theoretical maximum, the most crucial issue concerns long-term ambient stability. Here, the application of PCN-224 quantum dots (QDs) is reported, a typical Zr-based porphyrinic metal–organic framework (MOF), to enhance the ambient stability of PSCs. PCN-224 QDs with abundant Lewis-base groups (e.g., CO, C−N, CN) contribute to high-quality perovskite films with enlarged grain size and reduced defect density by interaction with under-coordinated Pb2+. Meanwhile, PCN-224 QDs enable the well-matched energy level at the perovskite/hole transport layer (HTL) interface, thereby facilitating hole extraction and transport. More importantly, PCN-224 QDs-treated HTL can capture Li+ from bis(trifluoromethanesulfonyl)imide additive, leading to the reduced aggregation and less direct contact with moisture for hygroscopic Li-TFSI. Moreover, PCN-224 QDs mitigated Li+ ion migration into the perovskite layer, thus avoiding the formation of deleterious defects. The resultant devices yield a champion PCE of 22.51%, along with substantially improved durability, including humidity, thermal and light soaking stabilities. The findings provide a new approach toward efficient and stable PSCs by applying MOF QDs.
中文翻译:
用于稳定 n-i-p 钙钛矿太阳能电池的卟啉金属-有机框架量子点
随着有机-无机卤化铅钙钛矿太阳能电池(PSC)的功率转换效率(PCE)接近理论最大值,最关键的问题是长期环境稳定性。在这里,报道了 PCN-224 量子点 (QD) 的应用,这是一种典型的 Zr 基卟啉金属有机框架 (MOF),用于增强 PSC 的环境稳定性。PCN-224 量子点具有丰富的路易斯碱基(例如,CO、C−N、CN),通过与配位不足的 Pb 2+的相互作用,有助于形成具有更大晶粒尺寸和降低缺陷密度的高质量钙钛矿薄膜。同时,PCN-224 QDs 可在钙钛矿/空穴传输层 (HTL) 界面实现良好匹配的能级,从而促进空穴提取和传输。更重要的是,PCN-224 QDs-treated HTL 可以捕获 Li +来自双(三氟甲磺酰基)亚胺添加剂,导致吸湿性 Li-TFSI 的聚集减少和与水分的直接接触减少。此外,PCN-224 QD 减少了 Li +离子迁移到钙钛矿层中,从而避免了有害缺陷的形成。由此产生的设备产生了 22.51% 的冠军 PCE,同时显着提高了耐用性,包括湿度、热和光浸泡稳定性。这些发现为通过应用 MOF QD 实现高效稳定的 PSC 提供了一种新方法。
更新日期:2022-11-16
中文翻译:
![](https://scdn.x-mol.com/jcss/images/paperTranslation.png)
用于稳定 n-i-p 钙钛矿太阳能电池的卟啉金属-有机框架量子点
随着有机-无机卤化铅钙钛矿太阳能电池(PSC)的功率转换效率(PCE)接近理论最大值,最关键的问题是长期环境稳定性。在这里,报道了 PCN-224 量子点 (QD) 的应用,这是一种典型的 Zr 基卟啉金属有机框架 (MOF),用于增强 PSC 的环境稳定性。PCN-224 量子点具有丰富的路易斯碱基(例如,CO、C−N、CN),通过与配位不足的 Pb 2+的相互作用,有助于形成具有更大晶粒尺寸和降低缺陷密度的高质量钙钛矿薄膜。同时,PCN-224 QDs 可在钙钛矿/空穴传输层 (HTL) 界面实现良好匹配的能级,从而促进空穴提取和传输。更重要的是,PCN-224 QDs-treated HTL 可以捕获 Li +来自双(三氟甲磺酰基)亚胺添加剂,导致吸湿性 Li-TFSI 的聚集减少和与水分的直接接触减少。此外,PCN-224 QD 减少了 Li +离子迁移到钙钛矿层中,从而避免了有害缺陷的形成。由此产生的设备产生了 22.51% 的冠军 PCE,同时显着提高了耐用性,包括湿度、热和光浸泡稳定性。这些发现为通过应用 MOF QD 实现高效稳定的 PSC 提供了一种新方法。