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Anti-Solvent-Free Fabrication of Stable FA0.9Cs0.1PbI3 Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 24.0% through a Naphthalene-Based Passivator
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-04-04 , DOI: 10.1002/smll.202401669 Hao Kong 1 , Chenxu Zhao 1 , Huifang Han 1 , Huijing Liu 1 , Pengchen Zou 2 , Yao Fu 2 , Kun Lang 2 , Fan Shen 2 , Xuewei Liu 2 , Jia Xu 3 , Jianxi Yao 4
Small ( IF 13.0 ) Pub Date : 2024-04-04 , DOI: 10.1002/smll.202401669 Hao Kong 1 , Chenxu Zhao 1 , Huifang Han 1 , Huijing Liu 1 , Pengchen Zou 2 , Yao Fu 2 , Kun Lang 2 , Fan Shen 2 , Xuewei Liu 2 , Jia Xu 3 , Jianxi Yao 4
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The anti-solvent-free fabrication of high-efficiency perovskite solar cells (PSCs) holds immense significance for the transition from laboratory-scale to large-scale commercial applications. However, the device performance is severely hindered by the increased occurrence of surface defects resulting from the lack of control over nucleation and crystallization of perovskite using anti-solvent methods. In this study, 2-(naphthalen-2-yl)ethylamine hydriodide (NEAI) is employed as the surface passivator for perovskite films without using any anti-solvent. Naphthalene demonstrates strong π-π conjugation, which aids in the efficient extraction of charge carriers. Additionally, the naphthalene-ring moieties form a tight attachment to the perovskite surface. After NEAI treatment, FA and I vacancies are selectively occupied by NEA+ and I− in NEAI respectively, thus effectively passivating the surface defects and isolating the surface from moisture. Ultimately, the optimized NEAI-treated device achieves a promising power conversion efficiency (PCE) of 24.19% (with a certified efficiency of 23.94%), featuring a high fill factor of 83.53%. It stands out as one of the reported high PCEs achieved for PSCs using the spin-coating technique without the need for any anti-solvent so far. Furthermore, the NEAI-treated device can maintain ≈87% of its initial PCE after 2000 h in ambient air with a relative humidity of 30% ± 5%.
中文翻译：
通过萘基钝化剂无溶剂制备稳定的 FA0.9Cs0.1PbI3 钙钛矿太阳能电池，效率超过 24.0%
高效钙钛矿太阳能电池（PSC）的无反溶剂制造对于从实验室规模到大规模商业应用的转变具有重要意义。然而，由于使用反溶剂方法缺乏对钙钛矿成核和结晶的控制，导致表面缺陷的发生增加，从而严重阻碍了器件的性能。在这项研究中，采用2-(萘-2-基)乙胺氢碘化物(NEAI)作为钙钛矿薄膜的表面钝化剂，不使用任何反溶剂。萘表现出很强的 π-π 共轭作用，有助于有效提取载流子。此外，萘环部分与钙钛矿表面形成紧密连接。经过NEAI处理后，FA和I空位分别被NEAI中的NEA +和I -选择性占据，从而有效钝化表面缺陷并隔离表面水分。最终，经过 NEAI 处理的优化器件实现了 24.19% 的功率转换效率 (PCE)（认证效率为 23.94%），填充因子高达 83.53%。它是据报道使用旋涂技术无需任何反溶剂即可实现 PSC 的高 PCE 之一。此外，经过 NEAI 处理的器件在相对湿度为 30% ± 5% 的环境空气中放置 2000 小时后仍可保持约 87% 的初始 PCE。
更新日期：2024-04-04
中文翻译：
通过萘基钝化剂无溶剂制备稳定的 FA0.9Cs0.1PbI3 钙钛矿太阳能电池，效率超过 24.0%
高效钙钛矿太阳能电池（PSC）的无反溶剂制造对于从实验室规模到大规模商业应用的转变具有重要意义。然而，由于使用反溶剂方法缺乏对钙钛矿成核和结晶的控制，导致表面缺陷的发生增加，从而严重阻碍了器件的性能。在这项研究中，采用2-(萘-2-基)乙胺氢碘化物(NEAI)作为钙钛矿薄膜的表面钝化剂，不使用任何反溶剂。萘表现出很强的 π-π 共轭作用，有助于有效提取载流子。此外，萘环部分与钙钛矿表面形成紧密连接。经过NEAI处理后，FA和I空位分别被NEAI中的NEA +和I -选择性占据，从而有效钝化表面缺陷并隔离表面水分。最终，经过 NEAI 处理的优化器件实现了 24.19% 的功率转换效率 (PCE)（认证效率为 23.94%），填充因子高达 83.53%。它是据报道使用旋涂技术无需任何反溶剂即可实现 PSC 的高 PCE 之一。此外，经过 NEAI 处理的器件在相对湿度为 30% ± 5% 的环境空气中放置 2000 小时后仍可保持约 87% 的初始 PCE。
京公网安备 11010802027423号