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Polarized Ferroelectric Polymers for High‐Performance Perovskite Solar Cells
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-06-04 , DOI: 10.1002/adma.201902222 Cong‐Cong Zhang 1 , Zhao‐Kui Wang 1 , Shuai Yuan 1 , Rui Wang 2 , Meng Li 1 , Musibau Francis Jimoh 2 , Liang‐Sheng Liao 1 , Yang Yang 2
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2019-06-04 , DOI: 10.1002/adma.201902222 Cong‐Cong Zhang 1 , Zhao‐Kui Wang 1 , Shuai Yuan 1 , Rui Wang 2 , Meng Li 1 , Musibau Francis Jimoh 2 , Liang‐Sheng Liao 1 , Yang Yang 2
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In hybrid organic–inorganic lead halide perovskite solar cells, the energy loss is strongly associated with nonradiative recombination in the perovskite layer and at the cell interfaces. Here, a simple but effective strategy is developed to improve the cell performance of perovskite solar cells via the combination of internal doping by a ferroelectric polymer and external control by an electric field. A group of polarized ferroelectric (PFE) polymers are doped into the methylammonium lead iodide (MAPbI3) layer and/or inserted between the perovskite and the hole‐transporting layers to enhance the build‐in field (BIF), improve the crystallization of MAPbI3, and regulate the nonradiative recombination in perovskite solar cells. The PFE polymer‐doped MAPbI3 shows an orderly arrangement of MA+ cations, resulting in a preferred growth orientation of polycrystalline perovskite films with reduced trap states. In addition, the BIF is enhanced by the widened depletion region in the device. As an interfacial dipole layer, the PFE polymer plays a critical role in increasing the BIF. This combined effect leads to a substantial reduction in voltage loss of 0.14 V due to the efficient suppression of nonradiative recombination. Consequently, the resulting perovskite solar cells present a power conversion efficiency of 21.38% with a high open‐circuit voltage of 1.14 V.
中文翻译：
高性能钙钛矿太阳能电池用极化铁电聚合物
在有机-无机卤化铅钙钛矿混合太阳能电池中，能量损失与钙钛矿层和电池界面的非辐射复合密切相关。在此，开发了一种简单而有效的策略，通过结合使用铁电聚合物进行内部掺杂和通过电场进行外部控制来提高钙钛矿型太阳能电池的电池性能。将一组极化铁电（PFE）聚合物掺杂到甲基铵碘化铅（MAPbI 3）层中和/或插入钙钛矿和空穴传输层之间，以增强内建电场（BIF），改善MAPbI的结晶3，并调节钙钛矿太阳能电池的非辐射复合。掺有PFE聚合物的MAPbI 3图1A显示MA +阳离子的有序排列，导致具有降低的陷阱态的多晶钙钛矿膜的优选生长取向。另外，通过扩大器件中的耗尽区来增强BIF。作为界面偶极层，PFE聚合物在增加BIF中起着关键作用。由于有效地抑制了非辐射复合，这种综合作用导致电压损失大大减少了0.14V。因此，所得到的钙钛矿太阳能电池在1.14 V的高开路电压下具有21.38％的功率转换效率。
更新日期：2019-06-04
中文翻译：
高性能钙钛矿太阳能电池用极化铁电聚合物
在有机-无机卤化铅钙钛矿混合太阳能电池中，能量损失与钙钛矿层和电池界面的非辐射复合密切相关。在此，开发了一种简单而有效的策略，通过结合使用铁电聚合物进行内部掺杂和通过电场进行外部控制来提高钙钛矿型太阳能电池的电池性能。将一组极化铁电（PFE）聚合物掺杂到甲基铵碘化铅（MAPbI 3）层中和/或插入钙钛矿和空穴传输层之间，以增强内建电场（BIF），改善MAPbI的结晶3，并调节钙钛矿太阳能电池的非辐射复合。掺有PFE聚合物的MAPbI 3图1A显示MA +阳离子的有序排列，导致具有降低的陷阱态的多晶钙钛矿膜的优选生长取向。另外，通过扩大器件中的耗尽区来增强BIF。作为界面偶极层，PFE聚合物在增加BIF中起着关键作用。由于有效地抑制了非辐射复合，这种综合作用导致电压损失大大减少了0.14V。因此，所得到的钙钛矿太阳能电池在1.14 V的高开路电压下具有21.38％的功率转换效率。
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