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Organic additives in all-inorganic perovskite solar cells and modules:from moisture endurance to enhanced efficiency and operational stability

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Journal of Energy Chemistry 2022年第4期31卷 361-390页

作者： yameen ahmed Bilawal Khan MBilal Faheem Keqing Huang Yuanji Gao Junliang Yang State Key Laboratory of Powder Metallurgy School of Physics and ElectronicsCentral South UniversityChangsha 410083HunanChina Department of Materials Science and Engineering City University of HongkongHongkong SAR 999077China Institute of Fundamental and Frontier Sciences University of Electronic Science and Technology of ChinaChengdu 610054SichuanChina

Power conversion efficiency(PCE) of perovskite solar cells(PSC) has been skyrocketed to certified 25.5% owing to their improved and tunable optoelectronic properties. Although, various strategies have been adopted to date regarding PCE and stability enhancement within PSC technology, certain instability factors(moisture, heat, light) are hindering their commercial placement. Recently, all-inorganic PSCs got hype in the photovoltaic research community after they attained PCE > 20% and due to their significant endurance against heat and light mishmashes, but there only left moisture sensitivity as the only roadblock for their industrial integration. Here, we review the recent progress of additive inclusion into allinorganic(CsPbX_(3)) PSCs to stabilize their intrinsic structure and to withstand the performance limiting factors. We start with the detailed description of chemical instability of different perovskite compositions, phase segregation, and how organic molecules and dyes help to repair the structural defects to improve the overall PCE and stability of PSCs. Moisture endurance as a result of chemical passivation through organic additives, low-dimensional inorganic PSCs to enhance device stability and scalable fabrication of CsPbX_(3) PSCs are also reviewed. The challenges of module degradation and design implications with proposed strategies and outlook are interpreted in the ending phrases of this review.

关键词： Perovskite solar cells Organic additives Chemical instability Phase segregation Modules

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离子液体界面修饰的高效稳定FAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池

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物理化学学报 2024年第6期40卷 34-37页

作者： yameen ahmed 封想想高远基丁洋龙操玉 Mustafa Haider 李恒月李专黄誓成 Makhsud I.Saidaminov 阳军亮中南大学物理与电子学院超微结构与超快过程湖南省重点实验室长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 广西晶联光电材料有限公司广西柳州545036 中南大学材料科学与工程学院长沙410083 Department of Electrical&Computer Engineering University of Victoria3800 Finnerty RoadVictoriaBritish Columbia V8P 5C2Canada Department of Chemistry University of Victoria3800 Finnerty RoadVictoriaBritish Columbia V8P 5C2Canada

碘铅甲眯(FAPbI_(3))钙钛矿太阳能电池因其优异的光伏性能而受到广泛关注,但器件的长期稳定性仍然是FAPbI_(3)太阳能电池的关键问题。FAPbI_(3)黑色钙钛矿相在室温下会相变为黄色非钙钛矿相,且水分会加速这一相变。界面工程是提高钙钛... 详细信息

碘铅甲眯(FAPbI_(3))钙钛矿太阳能电池因其优异的光伏性能而受到广泛关注,但器件的长期稳定性仍然是FAPbI_(3)太阳能电池的关键问题。FAPbI_(3)黑色钙钛矿相在室温下会相变为黄色非钙钛矿相,且水分会加速这一相变。界面工程是提高钙钛矿太阳能电池稳定性的常用方法之一。作为绿色溶剂,离子液体被认为是有毒界面修饰剂的潜在替代品,这也提高了它们的商业可行性,并加速了它们在可再生能源市场的应用。本研究利用具有低挥发性、低毒性、高导电性和高热稳定性的离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIM[BF_(4)])来修饰钙钛矿太阳能电池的电子传输层和钙钛矿层之间的界面。离子液体的引入不仅减少了界面缺陷,而且提高了钙钛矿薄膜的质量。密度泛函理论计算表明,离子液体与钙钛矿表面之间存在较强的界面相互作用,有利于降低钙钛矿表面缺陷态密度,稳定钙钛矿晶格。除钙钛矿薄膜缺陷外,溶液处理的SnO_(2)也存在表面缺陷。在SnO_(2)表面的缺陷产生缺陷态,也会导致能带对准问题和稳定性问题。密度泛函理论计算表明,有离子液体的表面间隙态比没有离子液体的表面间隙态小,这种减弱的表面间隙态表明表面区域载流子复合减少,有利于提高器件性能。因此,我们实现了功率转换效率大于22%的离子液体修饰的FAPbI_(3)钙钛矿太阳能电池(对照21%)。在相对湿度~20%的干箱中存放1800h以上后,冠军器件保留了初始状态的~90%,而控制器件降解为非钙钛矿黄色六方相(δ-FAPbI_(3))。

关键词： FAPbI_(3) 相稳定性 SnO_(2) 钙钛矿太阳能电池离子液体界面工程

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