Ruddlesden–Popper 2D-Komponente zur Stabilisierung der γ‐CsPbI3-Perowskitphase für stabile und effiziente Photovoltaik

Zusammenfassung Die höchste zertifizierte Energieumwandlungseffizienz (PCE) von solarzellen auf Basis der schwarzen Phase von CsPbI3 hat 18 % überstiegen und ist zu einem Hotspot in den jüngsten Fortschritten geworden. Allerdings wandelt sich die schwarze Phase von CsPbI3 in Umgebungsbedingungen aufgrund ihrer thermodynamischen Instabilität schnell in die gelbe Phase um. Hier wird eine Ruddlesden–Popper 2D-Struktur in den γ‐CsPbI3-Film eingeführt, um die schwarze Phase durch Reduktion der Dimensionalität zu stabilisieren. Es wurde festgestellt, dass eine sorgfältig abgestimmte Menge an Phenylethylammoniumjodid die Dimensionalität des γ‐CsPbI3-Films von 2D in quasi-2D und 3D umstellen kann. Bei umfassender Berücksichtigung zur Erzielung sowohl der Stabilität als auch einer hohen PCE liefert quasi-2D (n = 40) γ‐CsPbI3 eine reproduzierbare PCE von 13,65 % mit vernachlässigbarer Hysterese. Durch die Nutzung von Femtosekunden-Transientabsorption und zeitaufgelöster PL-Zerfall werden ähnliche Ladungsträgerkinetiken in den n = 40 und ∞-Proben beobachtet, was eine effiziente Ladungsextraktion bedeutet. Wichtiger ist, dass das Gerät bei 80 °C unter N2-Bedingungen oder in Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 25–30 % eine PCE von ≈88 % und ≈89 % seiner ursprünglichen PCE nach 12 Tagen beibehält. Solche Ergebnisse sind besser als die der 3D-Version (≈69 % und ≈16 %, respektive).