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A dual functional molecule for perovskite/P3HT interface to achieve stable perovskite solar cells
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2023-07-11 , DOI: 10.1039/d3ta01910a Hyuntae Choi 1 , Haeryang Lim 1 , Heesu Kim 2 , Jeongin Lim 2 , Minji Park 2 , Chandra Shakher Pathak 2 , Seulki Song 2
Journal of Materials Chemistry A ( IF 10.7 ) Pub Date : 2023-07-11 , DOI: 10.1039/d3ta01910a Hyuntae Choi 1 , Haeryang Lim 1 , Heesu Kim 2 , Jeongin Lim 2 , Minji Park 2 , Chandra Shakher Pathak 2 , Seulki Song 2
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After the introduction of spiro-OMeTAD as a hole transport material (HTM), the efficiency of perovskite solar cells (PSCs) has skyrocketed. However, dopants in spiro-OMeTAD make PSCs vulnerable to moisture and heat. Furthermore, the cost of spiro-OMeTAD is quite high, impeding the commercialization of PSCs. Therefore, the demand for HTMs that are dopant-free and cost-effective is increasing. In this regard, P3HT satisfies these criteria, exhibiting low-cost, long term stability, and high hole mobility. Despite these advantages, the PSCs with P3HT showed a lower efficiency compared to those PSCs with spiro-OMeTAD. Herein, we newly synthesized and employed a dual functional molecule, octylammonium azide (OAN3). The ammonium ion could interact with perovskite and passivate the defects in perovskite and the azide moiety could provide crosslinking sites with P3HT, improving both efficiency and long-term stability. As a result, the perovskite solar cells (PSCs) with OAN3 obtained a maximum efficiency of 20.0%. In contrast, bare PSCs achieved a maximum efficiency of 13.8%. In addition, PSCs with OAN3 maintained 90% and 82% of their initial efficiency under RH = 50–60% condition. However, the bare PSCs retained 38% of their initial efficiency under the same conditions.
中文翻译：
用于钙钛矿/P3HT界面的双功能分子以实现稳定的钙钛矿太阳能电池
引入spiro-OMeTAD作为空穴传输材料（HTM）后，钙钛矿太阳能电池（PSC）的效率猛增。然而，spiro-OMeTAD 中的掺杂剂使 PSC 容易受到湿气和热的影响。此外，spiro-OMeTAD的成本相当高，阻碍了PSC的商业化。因此，对无掺杂且具有成本效益的 HTM 的需求不断增加。在这方面，P3HT 满足这些标准，表现出低成本、长期稳定性和高空穴迁移率。尽管有这些优点，但与具有 spiro-OMeTAD 的 PSC 相比，具有 P3HT 的 PSC 表现出较低的效率。在此，我们新合成并采用了一种双功能分子，叠氮化辛基铵（OAN 3）。铵离子可以与钙钛矿相互作用并钝化钙钛矿中的缺陷，叠氮化物部分可以提供与 P3HT 的交联位点，从而提高效率和长期稳定性。结果，采用 OAN 3 的钙钛矿太阳能电池（PSC）获得了 20.0% 的最大效率。相比之下，裸 PSC 的最高效率为 13.8%。此外，具有 OAN 3 的PSC在 RH = 50–60% 条件下保持了初始效率的 90% 和 82%。然而，在相同条件下，裸 PSC 保留了其初始效率的 38%。
更新日期：2023-07-11
中文翻译：
用于钙钛矿/P3HT界面的双功能分子以实现稳定的钙钛矿太阳能电池
引入spiro-OMeTAD作为空穴传输材料（HTM）后，钙钛矿太阳能电池（PSC）的效率猛增。然而，spiro-OMeTAD 中的掺杂剂使 PSC 容易受到湿气和热的影响。此外，spiro-OMeTAD的成本相当高，阻碍了PSC的商业化。因此，对无掺杂且具有成本效益的 HTM 的需求不断增加。在这方面，P3HT 满足这些标准，表现出低成本、长期稳定性和高空穴迁移率。尽管有这些优点，但与具有 spiro-OMeTAD 的 PSC 相比，具有 P3HT 的 PSC 表现出较低的效率。在此，我们新合成并采用了一种双功能分子，叠氮化辛基铵（OAN 3）。铵离子可以与钙钛矿相互作用并钝化钙钛矿中的缺陷，叠氮化物部分可以提供与 P3HT 的交联位点，从而提高效率和长期稳定性。结果，采用 OAN 3 的钙钛矿太阳能电池（PSC）获得了 20.0% 的最大效率。相比之下，裸 PSC 的最高效率为 13.8%。此外，具有 OAN 3 的PSC在 RH = 50–60% 条件下保持了初始效率的 90% 和 82%。然而，在相同条件下，裸 PSC 保留了其初始效率的 38%。
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