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Ligand-Stabilized Reduced-Dimensionality Perovskites
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2016-02-17 , DOI: 10.1021/jacs.5b11740 Li Na Quan 1, 2 , Mingjian Yuan 1 , Riccardo Comin 1 , Oleksandr Voznyy 1 , Eric M. Beauregard 1 , Sjoerd Hoogland 1 , Andrei Buin 1 , Ahmad R. Kirmani 3 , Kui Zhao 3 , Aram Amassian 3 , Dong Ha Kim 2 , Edward H. Sargent 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2016-02-17 , DOI: 10.1021/jacs.5b11740 Li Na Quan 1, 2 , Mingjian Yuan 1 , Riccardo Comin 1 , Oleksandr Voznyy 1 , Eric M. Beauregard 1 , Sjoerd Hoogland 1 , Andrei Buin 1 , Ahmad R. Kirmani 3 , Kui Zhao 3 , Aram Amassian 3 , Dong Ha Kim 2 , Edward H. Sargent 1
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Metal halide perovskites have rapidly advanced thin-film photovoltaic performance; as a result, the materials' observed instabilities urgently require a solution. Using density functional theory (DFT), we show that a low energy of formation, exacerbated in the presence of humidity, explains the propensity of perovskites to decompose back into their precursors. We find, also using DFT, that intercalation of phenylethylammonium between perovskite layers introduces quantitatively appreciable van der Waals interactions. These drive an increased formation energy and should therefore improve material stability. Here we report reduced-dimensionality (quasi-2D) perovskite films that exhibit improved stability while retaining the high performance of conventional three-dimensional perovskites. Continuous tuning of the dimensionality, as assessed using photophysical studies, is achieved by the choice of stoichiometry in materials synthesis. We achieve the first certified hysteresis-free solar power conversion in a planar perovskite solar cell, obtaining a 15.3% certified PCE, and observe greatly improved performance longevity.
中文翻译：
配体稳定的降维钙钛矿
金属卤化物钙钛矿具有快速提升的薄膜光伏性能；因此，材料观察到的不稳定性迫切需要解决方案。使用密度泛函理论 (DFT)，我们表明低形成能，在存在湿度的情况下加剧，解释了钙钛矿分解回其前体的倾向。我们发现，同样使用 DFT，钙钛矿层之间的苯乙基铵的嵌入引入了定量可观的范德华相互作用。这些驱动了增加的形成能，因此应该提高材料稳定性。在这里，我们报告了降维（准二维）钙钛矿薄膜，该薄膜表现出更高的稳定性，同时保留了传统三维钙钛矿的高性能。维度的不断调整，使用光物理研究进行评估，是通过在材料合成中选择化学计量来实现的。我们在平面钙钛矿太阳能电池中实现了第一个经过认证的无滞后太阳能转换，获得了 15.3% 的认证 PCE，并观察到性能寿命大大提高。
更新日期：2016-02-17
中文翻译：
配体稳定的降维钙钛矿
金属卤化物钙钛矿具有快速提升的薄膜光伏性能；因此，材料观察到的不稳定性迫切需要解决方案。使用密度泛函理论 (DFT)，我们表明低形成能，在存在湿度的情况下加剧，解释了钙钛矿分解回其前体的倾向。我们发现，同样使用 DFT，钙钛矿层之间的苯乙基铵的嵌入引入了定量可观的范德华相互作用。这些驱动了增加的形成能，因此应该提高材料稳定性。在这里，我们报告了降维（准二维）钙钛矿薄膜，该薄膜表现出更高的稳定性，同时保留了传统三维钙钛矿的高性能。维度的不断调整，使用光物理研究进行评估，是通过在材料合成中选择化学计量来实现的。我们在平面钙钛矿太阳能电池中实现了第一个经过认证的无滞后太阳能转换，获得了 15.3% 的认证 PCE，并观察到性能寿命大大提高。
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