Ajustando Estruturas Moleculares de Passivação para Perda de Tensão em Circuito Aberto Extremamente Pequena em Células Solares de Perovskita

A passivação de defeitos eletrônicos na superfície e nas fronteiras dos grãos dos materiais de perovskita tornou-se uma das estratégias mais importantes para suprimir a recombinação de carga em células solares de perovskita policristalinas e monocristalinas. Embora muitas moléculas de passivação tenham sido relatadas, permanece muito pouco claro sobre os mecanismos de passivação de vários grupos funcionais. Aqui, projetamos sistematicamente as estruturas dos grupos funcionais moleculares de passivação, incluindo grupos carboxila, amina, isopropila, fenetila e tert-butila-phenetila, e estudamos sua capacidade de passivação em relação às perovskitas. Revela-se que os grupos carboxila e amina poderiam curar defeitos carregados por meio de interações eletrostáticas, e os defeitos relacionados ao iodo neutro podem ser reduzidos pelas estruturas aromáticas. O controle judicioso da interação entre perovskita e moléculas pode ainda realizar a passivação da fronteira dos grãos, incluindo aquelas que estão mais profundas em relação aos substratos. A compreensão dos mecanismos subjacentes nos permite projetar uma nova molécula de passivação, D-4-tert-butila-fenilalanina, resultando em células solares de estrutura p-i com alto desempenho, com uma eficiência estabilizada de 21,4%. A tensão em circuito aberto (VOC) de um dispositivo com um gap óptico de 1,57 eV para a camada de perovskita atinge 1,23 V, correspondendo a um déficit de VOC recorde de 0,34 V. Nossos achados fornecem uma orientação para o futuro design de novas moléculas de passivação para realizar várias aplicações em eletrônicos de perovskita.