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A-site cation engineering enables oriented Ruddlesden-Popper perovskites towards efficient solar cells

Science China Chemistry 2022年第12期65卷 2468-2475页

作者： Rui Liu Yue Yu Chang Liu Hua Yang Xiao-Lei Shi Hua Yu Zhi-Gang Chen Institute of Photovoltaics Southwest Petroleum UniversityChengdu610500China Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences(CAS)Beijing100049China School of Chemistry and Physics Queensland University of TechnologyBrisbaneQLD4001Australia

Quasi two-dimensional(Q-2D)perovskites with favorable environment stability and satisfied device performance are attracting great attention and becoming star materials.The unique characteristics of more wide range of Goldschmidt tolerance factor endow Q-2D perovskites with exceptional composition tunability and great potential.Herein,Guanidinium(Gua)was firstly introduced into the octahedral cation site of BA_(2)MA_(3)Pb_(4)I_(13) perovskite to partially replace methylammonium(MA).With the incorporation of Gua,the XRD intensity ratio of(202)/(111)increased nearly 100%for control and 0.10Gua-mixed Q-2D perovskite,from1.49 to 2.84,indicating that the layered perovskite crystallization orientation is significantly regulated.Coupling with GIWAXS results,a preferential orientation Q-2D perovskite film was obtained.Meanwhile,the Gua-based Q-2D perovskite exhibits significantly reduced nonradiative recombination,which greatly promotes the efficient transport of carriers leading to a high efficiency of 15.41%in the BA_(2)(MA_(0.9)GA_(0.1))_(3)Pb_(4)I_(13)-based solar cell.Moreover,the solar cells display superior environmental stability at an average humidity of 35%±5%in the air for 1200 h.This work points the way to the regulation of crystal orientation for enhancing the performance of Q-2D perovskite by the A-site cation engineering.

关键词： crystallographic orientation Q-2D perovskite cation engineering solar cell

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