Descoberta da Cosolvência de Perovskita e Células Solares de Cristal Único FAPbI3 Sem Dopagem Fabricadas em Ar Ambiente

Reportamos o efeito de cosolvência do triodeto de formamidínio chumbo (FAPbI3) em uma mistura de γ-butirolactona (GBL) e 2-metoxietanol (2ME), um fenômeno onde o FAPbI3 apresenta maior solubilidade na mistura de solventes do que em qualquer um deles isoladamente. Descobrimos que o FAPbI3 apresenta 10× maior solubilidade em 30% de 2ME em GBL do que em 2ME isoladamente e 40% maior solubilidade do que em GBL isoladamente a 90 °C. Essa solubilidade aumentada é atribuída à interrupção da rede de ligações de hidrogênio dentro do 2ME, permitindo que seus grupos hidroxila e éter interajam de forma mais livre com o soluto. Aproveitando esse fenômeno, cultivamos cristais únicos finos α-FAPbI3 estáveis em fase sob condições de ar ambiente sem dopagem. Comparados aos FAPbI3 dopados com césio convencionais, os filmes de cristal único de FAPbI3 sem dopagem exibiram menores densidades de defeitos e melhor retenção e transferência de carga, ao mesmo tempo que evitaram a segregação de fase ligada à incorporação de césio. Células solares fabricadas com esses filmes de cristal único cultivados em ar ambiente alcançaram uma eficiência de 21,56% (17,72% para FAPbI3 dopado com césio), retendo 90% do desempenho após seis meses de armazenamento. Essas descobertas avançam nossa compreensão da solubilidade de perovskita em misturas de solventes e oferecem um caminho eficiente para a produção de células solares de cristal único FAPbI3 estáveis e de alta eficiência por meio da fabricação em ar ambiente, superando as limitações da dopagem.