Engenharia de interface da heterojunção perovskita/PCBM baseada em cup-aromático macrocíclico e sua aplicação em células solares perovskitas invertidas

YANG Xue-ke ,  

HE Zhen ,  

PU Yuan-wei ,  

LIANG Yong-chao ,  

ZHAO Feng-gui ,  

ZUO Ying-qi ,  

WANG Chu-ying ,  

XIONG Jian ,  

摘要

O desempenho e a estabilidade das células solares perovskitas invertidas (PSCs) são severamente limitados pelo acúmulo de defeitos e pelo mau contato na heterojunção perovskita/[6,6]-fenil-C61-butirato de metilo (PCBM), que levam à recombinação não radiativa. Este artigo propõe uma estratégia multifuncional de modificação de interface baseada em 4-sulfonil cup [6] aromático (SC6A) para solucionar os problemas de defeitos inerentes à interface PVSK/PCBM. Como derivado de cup-aromático, o SC6A possui uma estrutura aromática macrocíclica em forma de copa, com numerosos grupos sulfonato (-SO3H) e hidroxila (-OH). Ele pode alcançar uma cobertura multissite e omnidirecional sobre a superfície da perovskita, simultaneamente passivando múltiplos defeitos e suprimindo a recombinação não radiativa dos portadores. Sua estrutura única de cavidade pode formar interações π-π com o PCBM, ajudando a regular a distribuição das moléculas de PCBM e a melhorar sua dispersibilidade. Isso melhora a uniformidade do filme de PCBM, otimiza o mau contato da interface e promove ainda mais a eficiência do transporte de portadores. Graças a esses efeitos sinérgicos, os dispositivos modificados com SC6A alcançaram uma alta eficiência de conversão de potência (PCE) de 24,56%. Além disso, os dispositivos baseados em SC6A mostraram excelente estabilidade, mantendo 93% do PCE inicial após armazenamento em atmosfera de N₂ por 1500 horas e ainda mantendo 80% após envelhecimento térmico de 500 horas a 65°C, superando significativamente os dispositivos de controle sem modificação.

关键词

4-sulfonil cup [6] aromático;modificação de interface;células solares perovskitas invertidas

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