Ca(CF3SO3)2 All-in-One-Modifikation auf CsPbI3 vollinorganischen Perowskit-Solarzellen für verbesserte Leistung und Stabilität

Aufgrund des niedrigen Toleranzfaktors könnte die Schwarzphase CsPbI3 leicht unter dem Druck von Feuchtigkeit in die photovoltaisch inaktive Gelbphase umwandeln, was die Leistung und Stabilität der entsprechenden Solarzellen einschränkt. Hier wird Ca(CF3SO3)2 in CsPbI3 eingeführt, um dieses Problem zu lösen. Die Ca2+-Kationen könnten mit I−-Ionen interagieren, um die Ionenmigration zu hemmen und den Zusammenbruch der Perowskitstruktur zu verhindern, während die CF3SO3−-Anionen, die sich an der Kristalloberfläche verankern, Hydrophobie bieten könnten. Die Einführung von Ca(CF3SO3)2 erhöht somit gleichzeitig die intrinsische und extrinsische Stabilität der Schwarzphase CsPbI3. Die Wechselwirkung zwischen Ca(CF3SO3)2 und Perowskit-Vorläufern verlangsamt den Kristallisationsprozess und erleichtert das Wachstum von hochwertigen Filmen mit reduzierter nicht-radiativer Rekombination. Darüber hinaus induzieren die CF3SO3−-Anionen an der Oberfläche p-Typ-Dopung und modifizieren die Energieebenenausrichtung mit der Loch-Transport-Schicht. Dank der Einführung von Ca(CF3SO3)2 zeigen die CsPbI3 vollinorganischen Perowskit-Solarzellen eine verbesserte Photovoltaikumwandlungsrate (PCE) von 14,76% auf 16,50%. Darüber hinaus behält das nicht gekapselte Gerät mit Ca(CF3SO3)2 nach 500 Stunden Lagerung in der Luft 81% seiner ursprünglichen PCE, was die des Kontrollgeräts (65%) übertrifft.