Additive Ingenieurwissenschaft mit dreifachen Kationen und bifunktionaler sulfaminsäure für Zinn-Perowskit-Solarzellen mit einem PCE-Wert von 12,5 % ohne Hysterese

Imidazolium (IM) und Cäsium (Cs) wurden als A-Stellungs-kationische Additive für eine Triiodid-Zinn-Perowskit-Solarzelle (FASnI3; FA, Formamidinium) mit sulfaminsäure (SA) in unterschiedlichen Verhältnissen behandelt. IM hat eine enge aromatische Struktur, die geeignet ist, die Kristaldeffekte zu passivieren und bei der Perowskit-Kristallisation zu helfen. Cs kann die Kristallstruktur stabilisieren und die Fangzustandsdichten verringern. TOF-SIMS-Messungen zeigen den Passivierungseffekt von sowohl IM als auch SA, der an der Oberfläche des Films auftritt. Das bifunktionale SA-Additiv kann die Iod-vakanzen in Zinn-Perowskits besetzen, um die unkoordinierten Sn-Atome zu passivieren und die Oberflächendefekte effektiv zu passivieren. Darüber hinaus hat SA den Effekt, Sn4+ zurück zu Sn2+ über seine Ammoniak/Säureform zu reduzieren, die sich aus seiner zwitterionischen Form bei Bestrahlung ableitet, wie aus in situ XPS-Messungen beobachtet wurde. Das hybride Gerät wurde optimiert, um einen PCE-Wert von 12,5 % für die Perowskit-Struktur Cs0.02IM0.1FA0.88SnI3+1% SA mit überlegener, langanhaltender Stabilität zu erreichen.