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De-doping engineering for efficient and heat-stable perovskite solar cells
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.10.011 Yun Seop Shin, Ji Won Song, Dong Gyu Lee, Jaehwi Lee, Jongdeuk Seo, Jina Roe, Gwang Yong Shin, Dongshin Kim, Jiwoo Yeop, Dongmin Lee, Minjin Kim, Yimhyun Jo, Hyungsu Jang, Jung Geon Son, Woojin Lee, Jeongmin Son, Sujung Park, Shinuk Cho, Tae Joo Shin, Gi-Hwan Kim, Dong Suk Kim
Joule ( IF 38.6 ) Pub Date : 2024-11-12 , DOI: 10.1016/j.joule.2024.10.011 Yun Seop Shin, Ji Won Song, Dong Gyu Lee, Jaehwi Lee, Jongdeuk Seo, Jina Roe, Gwang Yong Shin, Dongshin Kim, Jiwoo Yeop, Dongmin Lee, Minjin Kim, Yimhyun Jo, Hyungsu Jang, Jung Geon Son, Woojin Lee, Jeongmin Son, Sujung Park, Shinuk Cho, Tae Joo Shin, Gi-Hwan Kim, Dong Suk Kim
In conventional n-i-p perovskite solar cells, unsolved issues persist, particularly concerning notorious performance degradation under prolonged heat exposure at 85°C. By reducing the concentration of 4-tert-butylpyridine (tBP) and lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide and adjusting their molar ratio to one, we achieved a dramatic increase in the heat stability of the PSC while boosting its power conversion efficiency (PCE). The formation of a 1:1 Li+-tBP complex was crucial for preventing free tBP molecules in the hole-transporting layer (HTL), suppressing the de-doping of the p-type HTL by tBP and the release of tBP vapor under heat stress. Consequently, the PSCs accomplished a PCE of 26.18% (certified 26.00%) while demonstrating remarkable resilience to heat exposure at 85°C due to the raised glass transition temperature of the HTL. Furthermore, a perovskite solar mini-module with an aperture area of 25 cm2 achieved a PCE of 23.29%, highlighting their potential for commercial PSC deployment.
中文翻译:
用于高效、热稳定的钙钛矿太阳能电池的脱掺杂工程
在传统的 n-i-p 钙钛矿太阳能电池中,未解决的问题仍然存在,特别是关于 85°C 长时间热暴露下臭名昭著的性能下降。 通过降低 4-叔丁基吡啶 (tBP) 和双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂的浓度并将其摩尔比调整为 1,我们实现了 PSC 热稳定性的显著提高,同时提高了其功率转换效率 (PCE)。1:1 Li+-tBP 配合物的形成对于防止空穴传输层 (HTL) 中出现游离 tBP 分子、抑制 tBP 对 p 型 HTL 的解掺以及热应激下 tBP 蒸气的释放至关重要。因此,PSC 实现了 26.18% 的 PCE(认证 26.00%),同时由于 HTL 的玻璃化转变温度升高,在 85°C 下表现出卓越的抗热能力。此外,孔径面积为 25 cm2 的钙钛矿太阳能微型组件实现了 23.29% 的 PCE,凸显了它们在 PSC 商业部署方面的潜力。
更新日期:2024-11-12
中文翻译:
用于高效、热稳定的钙钛矿太阳能电池的脱掺杂工程
在传统的 n-i-p 钙钛矿太阳能电池中,未解决的问题仍然存在,特别是关于 85°C 长时间热暴露下臭名昭著的性能下降。 通过降低 4-叔丁基吡啶 (tBP) 和双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂的浓度并将其摩尔比调整为 1,我们实现了 PSC 热稳定性的显著提高,同时提高了其功率转换效率 (PCE)。1:1 Li+-tBP 配合物的形成对于防止空穴传输层 (HTL) 中出现游离 tBP 分子、抑制 tBP 对 p 型 HTL 的解掺以及热应激下 tBP 蒸气的释放至关重要。因此,PSC 实现了 26.18% 的 PCE(认证 26.00%),同时由于 HTL 的玻璃化转变温度升高,在 85°C 下表现出卓越的抗热能力。此外,孔径面积为 25 cm2 的钙钛矿太阳能微型组件实现了 23.29% 的 PCE,凸显了它们在 PSC 商业部署方面的潜力。