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Highly Efficient Perovskite/Organic Tandem Solar Cells Enabled by Mixed-Cation Surface Modulation
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2023-08-07 , DOI: 10.1002/adma.202305946
Xue Wang 1, 2, 3, 4 , Dong Zhang 2 , Baoze Liu 2 , Xin Wu 2 , Xiaofen Jiang 1, 2, 4 , Shoufeng Zhang 2 , Yan Wang 2 , Danpeng Gao 2 , Lina Wang 2 , Haolin Wang 1 , Zongming Huang 1 , Xiangfan Xie 3 , Tao Chen 1 , Zhengguo Xiao 1 , Qiyuan He 4 , Shuang Xiao 3 , Zonglong Zhu 2, 4, 5 , Shangfeng Yang 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2023-08-07 , DOI: 10.1002/adma.202305946
Xue Wang 1, 2, 3, 4 , Dong Zhang 2 , Baoze Liu 2 , Xin Wu 2 , Xiaofen Jiang 1, 2, 4 , Shoufeng Zhang 2 , Yan Wang 2 , Danpeng Gao 2 , Lina Wang 2 , Haolin Wang 1 , Zongming Huang 1 , Xiangfan Xie 3 , Tao Chen 1 , Zhengguo Xiao 1 , Qiyuan He 4 , Shuang Xiao 3 , Zonglong Zhu 2, 4, 5 , Shangfeng Yang 1
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Perovskite/organic tandem solar cells (POTSCs) are gaining attention due to their easy fabrication, potential to surpass the S-Q limit, and superior flexibility. However, the low power conversion efficiencies (PCEs) of wide bandgap (Eg) perovskite solar cells (PVSCs) have hindered their development. This work presents a novel and effective mixed-cation passivation strategy (CE) to passivate various types of traps in wide-Eg perovskite. The complementary effect of 4-trifluoro phenethylammonium (CF3-PEA+, denoted as CA+) and ethylenediammonium (EDA2+, denoted as EA2+) reduces both electron/hole defect densities and non-radiative recombination rate, resulting in a record open-circuit voltage (Voc) of wide-Eg PVSCs (1.35 V) and a high fill factor (FF) of 83.29%. These improvements lead to a record PCE of 24.47% when applied to fabricated POTSCs, the highest PCE to date. Furthermore, unencapsulated POTSCs exhibit excellent photo and thermal stability, retaining over 90% of their initial PCE after maximum power point (MPP) tracking or exposure to 60 °C for 500 h. These findings imply that the synergic effect of surface passivators is a promising strategy to achieve high-efficiency and stable wide-Eg PVSCs and corresponding POTSCs.
中文翻译：
通过混合阳离子表面调制实现高效钙钛矿/有机串联太阳能电池
钙钛矿/有机串联太阳能电池（POTSC）因其易于制造、超越 SQ 极限的潜力和卓越的灵活性而受到关注。然而，宽带隙（Eg）钙钛矿太阳能电池（PVSC）的低功率转换效率（PCE）阻碍了其发展。这项工作提出了一种新颖有效的混合阳离子钝化策略（CE）来钝化宽 Eg 钙钛矿中各种类型的陷阱。 4-三氟苯乙基铵（CF 3 -PEA + ，记为 CA + ）和乙二胺（EDA 2+ ，记为 EA 2+ ）的互补作用降低了电子/空穴缺陷密度和非辐射复合率，从而导致创纪录的宽 Eg PVSC 开路电压 ( V oc ) (1.35 V) 和 83.29% 的高填充因子 (FF)。当应用于制造的 POTSC 时，这些改进导致 PCE 达到创纪录的 24.47%，这是迄今为止最高的 PCE。此外，未封装的 POTSC 表现出优异的光稳定性和热稳定性，在最大功率点 (MPP) 跟踪或暴露于 60 °C 500 小时后保留了超过 90% 的初始 PCE。这些发现表明，表面钝化剂的协同效应是实现高效、稳定的宽Eg PVSC 和相应的POTSC 的一种有前途的策略。
更新日期：2023-08-07
中文翻译：
通过混合阳离子表面调制实现高效钙钛矿/有机串联太阳能电池
钙钛矿/有机串联太阳能电池（POTSC）因其易于制造、超越 SQ 极限的潜力和卓越的灵活性而受到关注。然而，宽带隙（Eg）钙钛矿太阳能电池（PVSC）的低功率转换效率（PCE）阻碍了其发展。这项工作提出了一种新颖有效的混合阳离子钝化策略（CE）来钝化宽 Eg 钙钛矿中各种类型的陷阱。 4-三氟苯乙基铵（CF 3 -PEA + ，记为 CA + ）和乙二胺（EDA 2+ ，记为 EA 2+ ）的互补作用降低了电子/空穴缺陷密度和非辐射复合率，从而导致创纪录的宽 Eg PVSC 开路电压 ( V oc ) (1.35 V) 和 83.29% 的高填充因子 (FF)。当应用于制造的 POTSC 时，这些改进导致 PCE 达到创纪录的 24.47%，这是迄今为止最高的 PCE。此外，未封装的 POTSC 表现出优异的光稳定性和热稳定性，在最大功率点 (MPP) 跟踪或暴露于 60 °C 500 小时后保留了超过 90% 的初始 PCE。这些发现表明，表面钝化剂的协同效应是实现高效、稳定的宽Eg PVSC 和相应的POTSC 的一种有前途的策略。
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