赝卤素阴离子工程在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展

朱云飞; 赵雪帆; 王成麟; 张左林; 宋宏伟; 陈聪

doi:10.37188/CJL.20220365

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

赝卤素阴离子工程在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展

特邀综述 | 更新时间：2023-05-10

- 赝卤素阴离子工程在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展
  增强出版
- Research Progress on Application of Pseudo-halide Anion Engineering in Perovskite Solar Cells
- 发光学报 2023年44卷第4期页码：579-597
- 作者机构：
  
  1.河北工业大学材料科学与工程学院，天津　300401
  2.吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室，吉林长春　130012
- 作者简介：
  
  [ "朱云飞（1998-），男，新疆昌吉人，硕士研究生，2021年于河北工业大学获得学士学位，主要从事半导体光伏器件中钙钛矿太阳能电池以及薄膜太阳能电池的开发与研究。 E-mail： zyf15122985759@163.com" ]
  [ "宋宏伟（1967-），男，黑龙江阿城人，博士，教授，博士生导师，1996年于中国科学院长春物理研究所获得博士学位，主要从事稀土发光材料物理、光电子及生物应用的研究。 E-mail： songhw@jlu.edu.cn" ]
  [ "陈聪（1990-），男，吉林长春人，博士，副教授，2019年于吉林大学获得博士学位，主要从事高效与长时稳定的钙钛矿太阳能电池/NIR光电探测器的研究。 E-mail： chencong@hebut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(62004058);河北省自然科学基金(F20202022)
- DOI：10.37188/CJL.20220365
  中图分类号： O482.31;TM914.4
- 收稿日期：2022-10-18，
  
  修回日期：2022-11-01，
  
  纸质出版日期：2023-04-05
- 稿件说明：
移动端阅览
朱云飞,赵雪帆,王成麟等.赝卤素阴离子工程在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展[J].发光学报,2023,44(04):579-597.

ZHU Yunfei,ZHAO Xuefan,WANG Chenglin,et al.Research Progress on Application of Pseudo-halide Anion Engineering in Perovskite Solar Cells[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):579-597.
朱云飞,赵雪帆,王成麟等.赝卤素阴离子工程在钙钛矿太阳能电池中的应用研究进展[J].发光学报,2023,44(04):579-597. DOI： 10.37188/CJL.20220365.

ZHU Yunfei,ZHAO Xuefan,WANG Chenglin,et al.Research Progress on Application of Pseudo-halide Anion Engineering in Perovskite Solar Cells[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):579-597. DOI： 10.37188/CJL.20220365.

摘要

金属卤化物钙钛矿太阳能电池已经能够实现25.7%的认证光电转化效率，接近于晶硅太阳能电池26.7%的最高认证效率。众所周知，

ABX

钙钛矿材料的晶体结构组分工程在实现高效和稳定的器件方面发挥着关键作用，尤其是近几年受到研究人员广泛关注的

位卤素阴离子组分工程。最近，研究人员在引入赝卤素阴离子作为钙钛矿晶体的掺杂组分、前驱体添加剂、薄膜后处理材料、电荷传输材料、界面钝化剂以及改性剂等方面开展了多项研究工作，结果证明赝卤素离子修饰是提高器件效率和稳定性的重要策略。本综述详细对比和总结了目前可用于钙钛矿太阳能电池的多种类型的赝卤素离子，并对其影响钙钛矿晶体薄膜形貌、光电特性、载流子迁移特性和器件光伏特性及稳定性等方面的深入机理和作用本质进行了深入总结。同时，本文还对目前尚未被探索开发的赝卤素离子进行了展望和分析，以期在未来研究中能有效促进钙钛矿太阳能电池光伏特性的提升。

Abstract

Metal halide perovskite solar cells have been able to achieve certified photovoltaic conversion efficiencies of 25.7%， approaching the maximum certified efficiency of 26.7% for crystalline silicon solar cells. It is well known that the component engineering of the crystal structure of

ABX

perovskite materials plays a key role in achieving efficient and stable devices， especially the component engineering of the

-site halide anion， which has received much attention from researchers in recent years. Recently， researchers have carried out several studies on the introduction of pseudo-halide anions as doping components， precursor additives， thin film post-treatment materials， charge transport materials， interfacial passivation， and modifiers for perovskite crystals， and the results demonstrate that pseudo-halide ion modification is an important strategy to improve device efficiency and stability. This review provides a detailed comparison and summary of the various types of pseudo-halide ions currently available for use in perovskite solar cells and provides an in-depth summary of the mechanisms and nature of their effects on perovskite crystal film morphology， photovoltaic properties， carrier migration properties， and device photovoltaic characteristics and stability. At the same time， this paper also provides an outlook and analysis of the currently unexplored pseudo-halide ions to effectively contribute to the enhancement of the photovoltaic properties of perovskite solar cells in future research.

关键词

Keywords

references

MIN H ， LEE D Y ， KIM J ， et al . Perovskite solar cells with atomically coherent interlayers on SnO 2 electrodes ［J］. Nature ， 2021 ， 598 （ 7881 ）： 444 - 450 . doi: 10.1038/s41586-021-03964-8 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03964-8

JEON N J ， NOH J H ， YANG W S ， et al . Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells ［J］. Nature ， 2015 ， 517 （ 7535 ）： 476 - 480 . doi: 10.1038/nature14133 http://dx.doi.org/10.1038/nature14133

CHEN J Z ， RONG Y G ， MEI A Y ， et al . Hole-conductor-free fully printable mesoscopic solar cell with mixed-anion perovskite CH 3 NH 3 PbI （3- x ）（BF 4 ） x ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2016 ， 6 （ 5 ）： 1502009-1-6 . doi: 10.1002/aenm.201502009 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201502009

BAI L ， YAO F ， WANG R ， et al . Ion migration suppression mechanism via 4-sulfobenzoic acid monopotassium salt for 22.7% stable perovskite solar cells ［J］. Sci. China Mater. ， 2022 ， 65 （ 12 ）： 3368 - 3381 . doi: 10.1007/s40843-022-2060-9 http://dx.doi.org/10.1007/s40843-022-2060-9

GU J W ， LI F M ， WANG Z H ， et al . Morphology tuning and its role in optimization of perovskite films fabricated from a novel nonhalide lead source ［J］. Adv. Sci. ， 2020 ， 7 （ 23 ）： 2002296-1-9 . doi: 10.1002/advs.202002296 http://dx.doi.org/10.1002/advs.202002296

ZHANG W ， SALIBA M ， MOORE D T ， et al . Ultrasmooth organic-inorganic perovskite thin-film formation and crystallization for efficient planar heterojunction solar cells ［J］. Nat. Commun. ， 2015 ， 6 ： 6142 . doi: 10.1038/ncomms7142 http://dx.doi.org/10.1038/ncomms7142

LI M J ， LI H Y ， ZHUANG Q X ， et al . Stabilizing perovskite precursor by synergy of functional groups for NiO x -based inverted solar cells with 23.5% efficiency ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2022 ， 61 （ 35 ）： e202206914 - 1 - 12 . doi: 10.1002/anie.202206914 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202206914

BAI S ， DA P M ， LI C ， et al . Planar perovskite solar cells with long-term stability using ionic liquid additives ［J］. Nature ， 2019 ， 571 （ 7764 ）： 245 - 250 . doi: 10.1038/s41586-019-1357-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-019-1357-2

GAO D Y ， LI M J ， YANG L Q ， et al . 3-ammonium propionic acid： a cation tailoring crystal structure of hybrid perovskite for improving photovoltaic performance ［J］. ACS Appl. Energy Mater. ， 2021 ， 4 （ 12 ）： 14662 - 14670 . doi: 10.1021/acsaem.1c03296 http://dx.doi.org/10.1021/acsaem.1c03296

LI M J ， GAO D Y ， ZHANG B X ， et al . Multifunctional reductive molecular modulator toward efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Solar RRL ， 2021 ， 5 （ 10 ）： 2100320-1-10 . doi: 10.1002/solr.202100320 http://dx.doi.org/10.1002/solr.202100320

YANG L Q ， MA X H ， SHANG X N ， et al . Zwitterionic ionic liquid confer defect tolerance， high conductivity， and hydrophobicity toward efficient perovskite solar cells exceeding 22% efficiency ［J］. Solar RRL ， 2021 ， 5 （ 9 ）： 2100352-1-10 . doi: 10.1002/solr.202100352 http://dx.doi.org/10.1002/solr.202100352

ZHU L H ， ZHANG X ， LI M J ， et al . Trap state passivation by rational ligand molecule engineering toward efficient and stable perovskite solar cells exceeding 23% efficiency ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2021 ， 11 （ 20 ）： 2100529-1-10 . doi: 10.1002/aenm.202100529 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.202100529

CHEN J Z ， SEO J Y ， PARK N G . Simultaneous improvement of photovoltaic performance and stability by in situ formation of 2D perovskite at （FAPbI 3 ） 0.88 （CsPbBr 3 ） 0.12 /CuSCN interface ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2018 ， 8 （ 12 ）： 1702714-1-15 . doi: 10.1002/aenm.201702714 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201702714

ARORA N ， DAR M I ， HINDERHOFER A ， et al . Perovskite solar cells with CuSCN hole extraction layers yield stabilized efficiencies greater than 20% ［J］. Science ， 2017 ， 358 （ 6364 ）： 768 - 771 . doi: 10.1126/science.aam5655 http://dx.doi.org/10.1126/science.aam5655

SEO J Y ， KIM H S ， AKIN S ， et al . Novel p-dopant toward highly efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Energy Environ. Sci. ， 2018 ， 11 （ 10 ）： 2985 - 2992 . doi: 10.1039/c8ee01500g http://dx.doi.org/10.1039/c8ee01500g

SALIBA M ， MATSUI T ， SEO J Y ， et al . Cesium-containing triple cation perovskite solar cells： improved stability， reproducibility and high efficiency ［J］. Energy Environ. Sci. ， 2016 ， 9 （ 6 ）： 1989 - 1997 . doi: 10.1039/c5ee03874j http://dx.doi.org/10.1039/c5ee03874j

GAO D Y ， YANG L Q ， MA X H ， et al . Passivating buried interface with multifunctional novel ionic liquid containing simultaneously fluorinated anion and cation yielding stable perovskite solar cells over 23% efficiency ［J］. J. Energy Chem. ， 2022 ， 69 ： 659 - 666 . doi: 10.1016/j.jechem.2022.02.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.jechem.2022.02.016

YANG S ， CHEN S S ， MOSCONI E ， et al . Stabilizing halide perovskite surfaces for solar cell operation with wide-bandgap lead oxysalts ［J］. Science ， 2019 ， 365 （ 6452 ）： 473 - 478 . doi: 10.1126/science.aax3294 http://dx.doi.org/10.1126/science.aax3294

CHEN J Z ， KIM S G ， REN X D ， et al . Effect of bidentate and tridentate additives on the photovoltaic performance and stability of perovskite solar cells ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2019 ， 7 （ 9 ）： 4977 - 4987 . doi: 10.1039/c8ta11977e http://dx.doi.org/10.1039/c8ta11977e

LI M J ， ZHU L H ， ZHANG X ， et al . Highly efficient and stable perovskite solar cells based on E-beam evaporated SnO 2 and rational interface defects passivation ［J］. Nano Select ， 2022 ， 3 （ 5 ）： 956 - 964 . doi: 10.1002/nano.202100244 http://dx.doi.org/10.1002/nano.202100244

MA X H ， YANG L Q ， SHANG X N ， et al . Grain boundary defect passivation by in situ formed wide-bandgap lead sulfate for efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Chem. Eng. J. ， 2021 ， 426 ： 130685-1 - 8 . doi: 10.1016/j.cej.2021.130685 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2021.130685

MENG F B ， SHANG X N ， GAO D Y ， et al . Functionalizing phenethylammonium by methoxy to achieve low-dimensional interface defects passivation for efficient and stable perovskite solar cells ［J］. Nanotechnology ， 2022 ， 33 （ 6 ）： 065201-1-10 . doi: 10.1088/1361-6528/ac33d5 http://dx.doi.org/10.1088/1361-6528/ac33d5

WANG H R ， ZHANG X Y ， WU Q Q ， et al . Trifluoroacetate induced small-grained CsPbBr 3 perovskite films result in efficient and stable light-emitting devices ［J］. Nat. Commun. ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 665-1-10 . doi: 10.1038/s41467-019-08425-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-019-08425-5

ZHANG X Q ， WU G ， FU W F ， et al . Orientation regulation of phenylethylammonium cation based 2D perovskite solar cell with efficiency higher than 11% ［J］. Adva. Energy Mater. ， 2018 ， 8 （ 14 ）： 1702498-1-9 . doi: 10.1002/aenm.201702498 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201702498

SEO J Y ， MATSUI T ， LUO J S ， et al . Ionic liquid control crystal growth to enhance planar perovskite solar cells efficiency ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2016 ， 6 （ 20 ）： 1600767 . doi: 10.1002/aenm.201600767 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201600767

WU Y L ， WAN L ， FU S ， et al . Liquid metal acetate assisted preparation of high-efficiency and stable inverted perovskite solar cells ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2019 ， 7 （ 23 ）： 14136 - 14144 . doi: 10.1039/c9ta04192c http://dx.doi.org/10.1039/c9ta04192c

BANG S M ， SHIN S S ， JEON N J ， et al . Defect-tolerant sodium-based dopant in charge transport layers for highly efficient and stable perovskite solar cells ［J］. ACS Energy Lett. ， 2020 ， 5 （ 4 ）： 1198 - 1205 . doi: 10.1021/acsenergylett.0c00514 http://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00514

CHEN J Z ， KIM S G ， PARK N G . FA 0.88 Cs 0.12 PbI 3- x （PF 6 ） x interlayer formed by ion exchange reaction between perovskite and hole transporting layer for improving photovoltaic performance and stability ［J］. Adv. Mater. ， 2018 ， 30 （ 40 ）： 1801948-1-11 . doi: 10.1002/adma.201801948 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201801948

ZHANG T Y ， XIE L Q ， CHEN L ， et al . In situ fabrication of highly luminescent bifunctional amino acid crosslinked 2D/3D NH 3 C 4 H 9 COO（CH 3 NH 3 PbBr 3 ） n perovskite films ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2017 ， 27 （ 1 ）： 1603568-1-8 . doi: 10.1002/adfm.201603568 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201603568

SAPAROV B ， MITZI D B . Organic-inorganic perovskites： structural versatility for functional materials design ［J］. Chem. Rev. ， 2016 ， 116 （ 7 ）： 4558 - 4596 . doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00715 http://dx.doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00715

YAN X L ， HU S ， ZHANG Y ， et al . Methylammonium acetate as an additive to improve performance and eliminate J⁃V hysteresis in 2D homologous organic-inorganic perovskite solar cells ［J］. Solar Energy Mater. ， 2019 ， 191 ： 283 - 289 . doi: 10.1016/j.solmat.2018.11.030 http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2018.11.030

JEONG J ， KIM M ， SEO J ， et al . Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI 3 perovskite solar cells ［J］. Nature ， 2021 ， 592 （ 7854 ）： 381 - 385 . doi: 10.1038/s41586-021-03406-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03406-5

XU B ， HUANG J ， ÅGREN H ， et al . AgTFSI as p-type dopant for efficient and stable solid-state dye-sensitized and perovskite solar cells ［J］. ChemSusChem ， 2014 ， 7 （ 12 ）： 3252 - 3256 . doi: 10.1002/cssc.201402678 http://dx.doi.org/10.1002/cssc.201402678

ZHU X J ， DU M Y ， FENG J S ， et al . High-efficiency perovskite solar cells with imidazolium-based ionic liquid for surface passivation and charge transport ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2021 ， 60 （ 8 ）： 4238 - 4244 . doi: 10.1002/anie.202010987 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202010987

WU Q L ， ZHOU W R ， LIU Q ， et al . Solution-processable ionic liquid as an independent or modifying electron transport layer for high-efficiency perovskite solar cells ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2016 ， 8 （ 50 ）： 34464 - 34473 . doi: 10.1021/acsami.6b12683 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.6b12683

王成麟，张左林，朱云飞，等 . 钙钛矿太阳能电池中缺陷及其钝化策略研究进展［J］. 物理学报， 2022 ， 71 （ 16 ）： 166801-1-17 . doi: 10.7498/aps.71.20220359 http://dx.doi.org/10.7498/aps.71.20220359

WANG C L ， ZHANG Z L ， ZHU Y F ， et al . Progress of defect and defect passivation in perovskite solar cells ［J］. Acta Phys. Sinica ， 2022 ， 71 （ 16 ）： 166801-1-17 . （in Chinese） . doi: 10.7498/aps.71.20220359 http://dx.doi.org/10.7498/aps.71.20220359

赵雪帆，朱云飞，孟凡斌，等 . 非铅钙钛矿光伏材料与器件研究进展［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 6 ）： 817 - 832 . doi: 10.37188/CJL.20220050 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220050

ZHAO X F ， ZHU Y F ， MENG F B ， et al . Progress of lead-free perovskite photovoltaic materials and devices ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 6 ）： 817 - 832 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20220050 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220050

SCHWARZ K ， MERTZ W . Chromium（Ⅲ） and the glucose tolerance factor ［J］. Arch. Biochem. ， 1959 ， 85 ： 292 - 295 . doi: 10.1016/0003-9861(59)90479-5 http://dx.doi.org/10.1016/0003-9861(59)90479-5

LUO D Y ， SU R ， ZHANG W ， et al . Minimizing non-radiative recombination losses in perovskite solar cells ［J］. Nat. Rev. Mater. ， 2020 ， 5 （ 1 ）： 44 - 60 . doi: 10.1038/s41578-019-0151-y http://dx.doi.org/10.1038/s41578-019-0151-y

JIN H D ， DEBROYE E ， KESHAVARZ M ， et al . It's a trap！ On the nature of localised states and charge trapping in lead halide perovskites ［J］. Mater. Horiz. ， 2020 ， 7 （ 2 ）： 397 - 410 . doi: 10.1039/c9mh00500e http://dx.doi.org/10.1039/c9mh00500e

ZHOU Y ， POLI I ， MEGGIOLARO D ， et al . Defect activity in metal halide perovskites with wide and narrow bandgap ［J］. Nat. Rev. Mater. ， 2021 ， 6 （ 11 ）： 986 - 1002 . doi: 10.1038/s41578-021-00331-x http://dx.doi.org/10.1038/s41578-021-00331-x

JIANG Q ， ZHAO Y ， ZHANG X W ， et al . Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells ［J］. Nat. Photonics ， 2019 ， 13 （ 7 ）： 460 - 466 . doi: 10.1038/s41566-019-0398-2 http://dx.doi.org/10.1038/s41566-019-0398-2

CHEN B ， RUDD P N ， YANG S ， et al . Imperfections and their passivation in halide perovskite solar cells ［J］. Chem. Soc. Rev. ， 2019 ， 48 （ 14 ）： 3842 - 3867 . doi: 10.1039/c8cs00853a http://dx.doi.org/10.1039/c8cs00853a

KEEBLE D J ， WIKTOR J ， PATHAK S K ， et al . Identification of lead vacancy defects in lead halide perovskites ［J］. Nat. Commun. ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 5566-1-7 . doi: 10.1038/s41467-021-25937-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-25937-1

AMBROSIO F ， MEGGIOLARO D ， MOSCONI E ， et al . Charge localization and trapping at surfaces in lead-iodide perovskites： the role of polarons and defects ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2020 ， 8 （ 14 ）： 6882 - 6892 . doi: 10.1039/d0ta00798f http://dx.doi.org/10.1039/d0ta00798f

LIN Y H ， SAKAI N ， DA P M ， et al . A piperidinium salt stabilizes efficient metal-halide perovskite solar cells ［J］. Science ， 2020 ， 369 （ 6499 ）： 96 - 102 . doi: 10.1126/science.aba1628 http://dx.doi.org/10.1126/science.aba1628

HENDON C H ， YANG R X ， BURTON L A ， et al . Assessment of polyanion （BF 4 - and PF 6 - ） substitutions in hybrid halide perovskites ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2015 ， 3 （ 17 ）： 9067 - 9070 . doi: 10.1039/c4ta05284f http://dx.doi.org/10.1039/c4ta05284f

HALDER A ， CHULLIYIL R ， SUBBIAH A S ， et al . Pseudohalide （SCN - ）-doped MAPbI 3 perovskites： a few surprises ［J］. J. Phys. Chem. Lett. ， 2015 ， 6 （ 17 ）： 3483 - 3489 . doi: 10.1021/acs.jpclett.5b01327 http://dx.doi.org/10.1021/acs.jpclett.5b01327

MOORE D T ， SAI H ， TAN K W ， et al . Crystallization kinetics of organic-inorganic trihalide perovskites and the role of the lead anion in crystal growth ［J］. J. Am. Chem. Soc. ， 2015 ， 137 （ 6 ）： 2350 - 2358 . doi: 10.1021/ja512117e http://dx.doi.org/10.1021/ja512117e

ZHAO Q ， LI G R ， SONG J ， et al . Improving the photovoltaic performance of perovskite solar cells with acetate ［J］. Sci Rep ， 2016 ， 6 ： 38670-1 - 10 . doi: 10.1038/srep38670 http://dx.doi.org/10.1038/srep38670

XIAO M D ， HUANG F Z ， HUANG W C ， et al . A fast deposition-crystallization procedure for highly efficient lead iodide perovskite thin-film solar cells ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2014 ， 53 （ 37 ）： 9898 - 9903 . doi: 10.1002/anie.201405334 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201405334

LIANG C ， GU H ， XIA Y D ， et al . Two-dimensional Ruddlesden-Popper layered perovskite solar cells based on phase-pure thin films ［J］. Nat. Energy ， 2021 ， 6 （ 1 ）： 38 - 45 . doi: 10.1038/s41560-020-00721-5 http://dx.doi.org/10.1038/s41560-020-00721-5

KONG W G ， WANG G L ， ZHENG J M ， et al . Fabricating high-efficient blade-coated perovskite solar cells under ambient condition using lead acetate trihydrate ［J］. Solar RRL ， 2018 ， 2 （ 3 ）： 1700214 . doi: 10.1002/solr.201700214 http://dx.doi.org/10.1002/solr.201700214

XING Z ， LIN S Y ， MENG X C ， et al . A highly tolerant printing for scalable and flexible perovskite solar cells ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2021 ， 31 （ 50 ）： 2107726-1-8 . doi: 10.1002/adfm.202107726 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202107726

DING W G ， LIU H L ， ZHANG S ， et al . Transformation of quasi-2D perovskite into 3D perovskite using formamidine acetate additive for efficient blue light-emitting diodes ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2022 ， 32 （ 8 ）： 2105164-1-10 . doi: 10.1002/adfm.202105164 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202105164

WANG Y Y ， YANG M ， TANG Y N ， et al . First-principles studies on electronic and optical properties of formate-doped organic-inorganic perovskites MAPbI 3 ［J］. Solar Energy Mater. Solar Cells ， 2022 ， 246 ： 111941 . doi: 10.1016/j.solmat.2022.111941 http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2022.111941

HUI W ， CHAO L F ， LU H ， et al . Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity ［J］. Science ， 2021 ， 371 （ 6536 ）： 1359 - 1364 . doi: 10.1126/science.abf7652 http://dx.doi.org/10.1126/science.abf7652

ZHOU Z W ， AITKEN R A ， CARDINAUD C ， et al . Synthesis， microwave spectra， X-ray structure， and high-level theoretical calculations for formamidinium formate ［J］. J. Chem. Phys. ， 2019 ， 150 （ 9 ）： 094305-1-10 . doi: 10.1063/1.5081683 http://dx.doi.org/10.1063/1.5081683

TRESS W ， MARINOVA N ， INGANÄS O ， et al . Predicting the open-circuit voltage of CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite solar cells using electroluminescence and photovoltaic quantum efficiency spectra： the role of radiative and non-radiative recombination ［J］. Adv. Energy Mater. ， 2015 ， 5 （ 3 ）： 1400812-1-6 . doi: 10.1002/aenm.201400812 http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201400812

THAKUR S ， KWON S N ， MANN D S ， et al . Effects of heterofunctional alkali-metal formate doping on perovskite solar cell performance ［J］. J. Materiom. ， 2022 ， 8 （ 6 ）： 1165 - 1171 . doi: 10.1016/j.jmat.2022.06.002 http://dx.doi.org/10.1016/j.jmat.2022.06.002

NAYAK P K ， MOORE D T ， WENGER B ， et al . Mechanism for rapid growth of organic-inorganic halide perovskite crystals ［J］. Nat. Commun. ， 2016 ， 7 ： 13303-1 - 8 . doi: 10.1038/ncomms13303 http://dx.doi.org/10.1038/ncomms13303

NOEL N K ， CONGIU M ， RAMADAN A J ， et al . Unveiling the influence of pH on the crystallization of hybrid perovskites， delivering low voltage loss photovoltaics ［J］. Joule ， 2017 ， 1 （ 2 ）： 328 - 343 . doi: 10.1016/j.joule.2017.09.009 http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2017.09.009

LOU Y B ， NIU Y D ， YANG D W ， et al . Rod-shaped thiocyanate-induced abnormal band gap broadening in SCN - doped CsPbBr 3 perovskite nanocrystals ［J］. Nano Res. ， 2018 ， 11 （ 5 ）： 2715 - 2723 . doi: 10.1007/s12274-017-1901-z http://dx.doi.org/10.1007/s12274-017-1901-z

KIM M K ， JEON T ， PARK H I ， et al . Effective control of crystal grain size in CH 3 NH 3 PbI 3 perovskite solar cells with a pseudohalide Pb（SCN） 2 additive ［J］. CrystEngComm ， 2016 ， 18 （ 32 ）： 6090 - 6095 . doi: 10.1039/c6ce00842a http://dx.doi.org/10.1039/c6ce00842a

JIANG Q L ， REBOLLAR D ， GONG J ， et al . Pseudohalide-induced moisture tolerance in perovskite CH 3 NH 3 Pb（SCN） 2 I thin films ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2015 ， 54 （ 26 ）： 7617 - 7620 . doi: 10.1002/anie.201503038 http://dx.doi.org/10.1002/anie.201503038

KE W J ， XIAO C X ， WANG C L ， et al . Employing lead thiocyanate additive to reduce the hysteresis and boost the fill factor of planar perovskite solar cells ［J］. Adv. Mater. ， 2016 ， 28 （ 26 ）： 5214 - 5221 . doi: 10.1002/adma.201600594 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201600594

LI Y Z ， ZHANG Z B ， ZHOU Y ， et al . Enhanced performance and stability of ambient-processed CH 3 NH 3 PbI 3- x （SCN） x planar perovskite solar cells by introducing ammonium salts ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2020 ， 513 ： 145790-1 - 7 . doi: 10.1016/j.apsusc.2020.145790 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145790

SUN Y ， PENG J J ， CHEN Y N ， et al . Triple-cation mixed-halide perovskites： towards efficient， annealing-free and air-stable solar cells enabled by Pb（SCN） 2 additive ［J］. Sci. Rep. ， 2017 ， 7 ： 46193-1 - 7 . doi: 10.1038/srep46193 http://dx.doi.org/10.1038/srep46193

TANG G ， YANG C ， STROPPA A ， et al . Revealing the role of thiocyanate anion in layered hybrid halide perovskite （CH 3 NH 3 ） 2 Pb（SCN） 2 I 2 ［J］. J. Chem. Phys. ， 2017 ， 146 （ 22 ）： 224702-1-10 . doi: 10.1063/1.4984615 http://dx.doi.org/10.1063/1.4984615

LABRAM J G ， VENKATESAN N R ， TAKACS C J ， et al . Charge transport in a two-dimensional hybrid metal halide thiocyanate compound ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2017 ， 5 （ 24 ）： 5930 - 5938 . doi: 10.1039/c7tc01161j http://dx.doi.org/10.1039/c7tc01161j

KIM D ， JUNG H J ， PARK I J ， et al . Efficient， stable silicon tandem cells enabled by anion-engineered wide-bandgap perovskites ［J］. Science ， 2020 ， 368 （ 6487 ）： 155 - 160 . doi: 10.1126/science.aba3433 http://dx.doi.org/10.1126/science.aba3433

CHANDRA DEB NATH N ， YOO K ， LEE J J . Halogen-free guanidinium-based perovskite solar cell with enhanced stability ［J］. RSC Adv. ， 2018 ， 8 （ 31 ）： 17365 - 17372 . doi: 10.1039/c8ra00639c http://dx.doi.org/10.1039/c8ra00639c

KIM H ， LEE Y H ， LYU T ， et al . Boosting the performance and stability of quasi-two-dimensional tin-based perovskite solar cells using the formamidinium thiocyanate additive ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2018 ， 6 （ 37 ）： 18173 - 18182 . doi: 10.1039/c8ta05916k http://dx.doi.org/10.1039/c8ta05916k

QIU F Z ， SUN J Y ， LIU H ， et al . Cesium trifluoroacetate induced synergistic effects of grain growth and defect passivation on high-performance perovskite solar cells ［J］. Chem. Eng. J. ， 2022 ， 446 ： 136936-1 - 8 . doi: 10.1016/j.cej.2022.136936 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2022.136936

FANG Z B ， CHEN W J ， SHI Y L ， et al . Dual passivation of perovskite defects for light-emitting diodes with external quantum efficiency exceeding 20% ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2020 ， 30 （ 12 ）： 1909754 - 19 . doi: 10.1002/adfm.201909754 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201909754

LIU D ， SHAO Z P ， GUI J Z ， et al . A polar-hydrophobic ionic liquid induces grain growth and stabilization in halide perovskites ［J］. Chem. Commun. ， 2019 ， 55 （ 74 ）： 11059 - 11062 . doi: 10.1039/c9cc05490a http://dx.doi.org/10.1039/c9cc05490a

WEI N ， CHEN Y T ， WANG X T ， et al . Multi-level passivation of MAPbI 3 perovskite for efficient and stable photovoltaics ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2022 ， 32 （ 16 ）： 2108944 . doi: 10.1002/adfm.202108944 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202108944

NAGANE S ， BANSODE U ， GAME O ， et al . CH 3 NH 3 PbI （3- x ）（BF 4 ） x ： molecular ion substituted hybrid perovskite ［J］. Chem. Commun. ， 2014 ， 50 （ 68 ）： 9741 - 9744 . doi: 10.1039/c4cc04537h http://dx.doi.org/10.1039/c4cc04537h

CHUNG I ， LEE B ， HE J Q ， et al . All-solid-state dye-sensitized solar cells with high efficiency ［J］. Nature ， 2012 ， 485 （ 7399 ）： 486 - 489 . doi: 10.1038/nature11067 http://dx.doi.org/10.1038/nature11067

SHENG Y S ， MEI A Y ， LIU S ， et al . Mixed （5-AVA） x MA 1- x PbI 3- y （BF 4 ） y perovskites enhance the photovoltaic performance of hole-conductor-free printable mesoscopic solar cells ［J］. J. Mater. Chem. A ， 2018 ， 6 （ 5 ）： 2360 - 2364 . doi: 10.1039/c7ta09604f http://dx.doi.org/10.1039/c7ta09604f

ZHANG J ， WU S F ， LIU T T ， et al . Boosting photovoltaic performance for lead halide perovskites solar cells with BF 4 - anion substitutions ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2019 ， 29 （ 47 ）： 1808833-1-8 . doi: 10.1002/adfm.201808833 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201808833

YAO Q S ， FANG H ， DENG K M ， et al . Superhalogens as building blocks of two-dimensional organic-inorganic hybrid perovskites for optoelectronics applications ［J］. Nanoscale ， 2016 ， 8 （ 41 ）： 17836 - 17842 . doi: 10.1039/c6nr05573g http://dx.doi.org/10.1039/c6nr05573g

XIANG J X ， WANG K ， XIANG B ， et al . Sn 2+ -stabilization in MASnI 3 perovskites by superhalide incorporation ［J］. J. Chem. Phys. ， 2018 ， 148 （ 12 ）： 124111-1-6 . doi: 10.1063/1.5023737 http://dx.doi.org/10.1063/1.5023737

XU S D ， LIU G Z ， ZHENG H Y ， et al . Boosting photovoltaic performance and stability of super-halogen-substituted perovskite solar cells by simultaneous methylammonium immobilization and vacancy compensation ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2020 ， 12 （ 7 ）： 8249 - 8259 . doi: 10.1021/acsami.9b21074 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.9b21074

BOONMONGKOLRAS P ， NAQVI S D H ， KIM D ， et al . Universal passivation strategy for the hole transport layer/perovskite interface via an alkali treatment for high-efficiency perovskite solar cells ［J］. Solar RRL ， 2021 ， 5 （ 5 ）： 2000793-1-8 . doi: 10.1002/solr.202000793 http://dx.doi.org/10.1002/solr.202000793

DONG H ， WU Z X ， XI J ， et al . Pseudohalide-induced recrystallization engineering for CH 3 NH 3 PbI 3 film and its application in highly efficient inverted planar heterojunction perovskite solar cells ［J］. Adv. Funct. Mater. ， 2018 ， 28 （ 2 ）： 1704836 . doi: 10.1002/adfm.201704836 http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201704836

YU D N ， WEI Q ， LI H S ， et al . Quasi-2D bilayer surface passivation for high efficiency narrow bandgap perovskite solar cells ［J］. Angew. Chem. Int. Ed. ， 2022 ， 61 （ 20 ）： e202202346 . doi: 10.1002/anie.202202346 http://dx.doi.org/10.1002/anie.202202346

HUANG B ， XIA X F ， WANG X F ， et al . Surface treatment enabled by functional guanidinium tetrafluoroborate achieving high-performance inverted perovskite solar cells ［J］. Solar Energy Mater. Solar Cells ， 2022 ， 240 ： 111682-1 - 10 . doi: 10.1016/j.solmat.2022.111682 http://dx.doi.org/10.1016/j.solmat.2022.111682

LEE J H ， NKETIA-YAWSON B ， LEE J J ， et al . Ionic liquid-mediated reconstruction of perovskite surface for highly efficient photovoltaics ［J］. Chem. Eng. J. ， 2022 ， 446 ： 137351 . doi: 10.1016/j.cej.2022.137351 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2022.137351

HE D M ， ZHOU T W ， LIU B B ， et al . Interfacial defect passivation by novel phosphonium salts yields 22% efficiency perovskite solar cells： experimental and theoretical evidence ［J］. EcoMat ， 2022 ， 4 （ 1 ）： e12158 - 1 - 14 . doi: 10.1002/eom2.12158 http://dx.doi.org/10.1002/eom2.12158

PARK N G ， GRÄTZEL M ， MIYASAKA T ， et al . Towards stable and commercially available perovskite solar cells ［J］. Nature Energy ， 2016 ， 1 （ 11 ）： 16152 . doi: 10.1038/nenergy.2016.152 http://dx.doi.org/10.1038/nenergy.2016.152

ZHOU H ， CHEN Q ， LI G ， et al . Interface engineering of highly efficient perovskite solar cells ［J］. Science ， 2014 ， 345 （ 6196 ）： 542 - 546 . doi: 10.1126/science.1254050 http://dx.doi.org/10.1126/science.1254050

CIRO J ， MESA S ， MONTOYA J F ， et al . Simultaneous top and bottom perovskite interface engineering by fullerene surface modification of titanium dioxide as electron transport layer ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2017 ， 9 （ 35 ）： 29654 - 29659 . doi: 10.1021/acsami.7b06343 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.7b06343

CHEN J Z ， ZHAO X ， KIM S G ， et al . Multifunctional chemical linker imidazoleacetic acid hydrochloride for 21% efficient and stable planar perovskite solar cells ［J］. Adv. Mater. ， 2019 ， 31 （ 39 ）： 1902902-1-10 . doi: 10.1002/adma.201902902 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201902902

ZHENG Z H ， LI F M ， GONG J ， et al . Pre-buried additive for cross-layer modification in flexible perovskite solar cells with efficiency exceeding 22% ［J］. Adv. Mater. ， 2022 ， 34 （ 21 ）： 2109879-1-11 . doi: 10.1002/adma.202109879 http://dx.doi.org/10.1002/adma.202109879

YANG D ， ZHOU X ， YANG R X ， et al . Surface optimization to eliminate hysteresis for record efficiency planar perovskite solar cells ［J］. Energy Environ. Sci. ， 2016 ， 9 （ 10 ）： 3071 - 3078 . doi: 10.1039/c6ee02139e http://dx.doi.org/10.1039/c6ee02139e

LIU D T ， ZHENG H L ， WANG Y F ， et al . Vacancies substitution induced interfacial dipole formation and defect passivation for highly stable perovskite solar cells ［J］. Chem. Eng. J. ， 2020 ， 396 ： 125010-1 - 9 . doi: 10.1016/j.cej.2020.125010 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2020.125010

TU B ， SHAO Y F ， CHEN W ， et al . Novel molecular doping mechanism for n-doping of SnO 2 via triphenylphosphine oxide and its effect on perovskite solar cells ［J］. Adv. Mater. ， 2019 ， 31 （ 15 ）： 1805944-1-9 . doi: 10.1002/adma.201805944 http://dx.doi.org/10.1002/adma.201805944

DAS S ， JAYARAMAN V . SnO 2 ： a comprehensive review on structures and gas sensors ［J］. Prog. Mater. Sci. ， 2014 ， 66 ： 112 - 255 . doi: 10.1016/j.pmatsci.2014.10.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2014.10.001

XIA J X ， LUO J S ， YANG H ， et al . Ionic selective contact controls the charge accumulation for efficient and intrinsic stable planar homo-junction perovskite solar cells ［J］. Nano Energy ， 2019 ， 66 ： 104098-1 - 13 . doi: 10.1016/j.nanoen.2019.104098 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104098

CHU W J ， YANG J ， JIANG Q H ， et al . Enhancement of photovoltaic performance of flexible perovskite solar cells by means of ionic liquid interface modification in a low temperature all solution process ［J］. Appl. Surf. Sci. ， 2018 ， 440 ： 1116 - 1122 . doi: 10.1016/j.apsusc.2018.01.310 http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2018.01.310

BI H ， LIU B B ， HE D M ， et al . Interfacial defect passivation and stress release by multifunctional KPF 6 modification for planar perovskite solar cells with enhanced efficiency and stability ［J］. Chem. Eng. J. ， 2021 ， 418 ： 129375-1 - 10 . doi: 10.1016/j.cej.2021.129375 http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2021.129375

KLIPFEL N ， KANDA H ， SUTANTO A A ， et al . Mechanistic insights into the role of the bis（trifluoromethanesulfonyl）imide ion in coevaporated p-i-n perovskite solar cells ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2021 ， 13 （ 44 ）： 52450 - 52460 . doi: 10.1021/acsami.1c10117 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c10117

XIONG S B ， DAI Y ， YANG J M ， et al . Surface charge-transfer doping for highly efficient perovskite solar cells ［J］. Nano Energy ， 2021 ， 79 ： 105505-1 - 8 . doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105505 http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105505

ITO S ， TANAKA S ， VAHLMAN H ， et al . Carbon-double-bond-free printed solar cells from TiO 2 /CH 3 NH 3 PbI 3 /CuSCN/Au： structural control and photoaging effects ［J］. ChemPhysChem ， 2014 ， 15 （ 6 ）： 1194 - 1200 . doi: 10.1002/cphc.201301047 http://dx.doi.org/10.1002/cphc.201301047

MANE S B ， SUTANTO A A ， CHENG C F ， et al . Oxasmaragdyrins as new and efficient hole-transporting materials for high-performance perovskite solar cells ［J］. ACS Appl. Mater. Interfaces ， 2017 ， 9 （ 37 ）： 31950 - 31958 . doi: 10.1021/acsami.7b09803 http://dx.doi.org/10.1021/acsami.7b09803

WU W ， HAN W B ， DENG Y Y ， et al . Low-cost and easily prepared interface layer towards efficient and negligible hysteresis perovskite solar cells ［J］. J. Colloid Interface Sci. ， 2022 ， 617 ： 745 - 751 . doi: 10.1016/j.jcis.2022.03.059 http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2022.03.059

浏览量

742

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

多功能乳清酸钝化协助制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池

双分子钝化埋底界面制备高效钙钛矿太阳能电池

溶剂调控策略用于钙钛矿太阳能电池的空气环境制备