効率的で安定したペロブスカイト太陽電池のためのペロブスカイト層の強力なパッシベーターとしてのタウリン

イオン格子特性とペロブスカイト光吸収層のソリューション製造プロセスにより、ペロブスカイト膜にはいくつかの内因性欠陥があります（空室および低調整PB2+およびI-など）。欠陥のパッシング戦略は、ペロブスカイト映画の欠陥を排除する最も効果的な方法の1つです。ここでは、欠陥をパッシブ化するために、多機能タウリン分子がCh3NH3PBI3（MAPBI3）ペロブスカイト前駆体ソリューションに導入されました。スルホン酸（-SOOOH）とアミノ（-NH2）グループを含むタウリンは、それぞれ協調性のあるPb2+およびI-イオンで結合できることがわかったため、欠陥密度を大幅に低下させ、担体の非放射再結合を抑制することができます。大気環境では、非穴輸送層FTO/TIO2/ペロブスカイト/炭素構造PSCが準備されました。タウリンのあるデバイスは、13.19％のPCEを示しました。これは、制御デバイスのそれよりも17.14％高くなっています（11.26％）。抑制された欠陥により、タウリンのパッシブデバイスは、デバイスの安定性の向上も示しました。720時間後に周囲空気に保存された除去されていないタウリンのパッシブデバイス（温度〜25°CおよびRH〜25％）は58.74％の元のPCEを維持しましたが、制御装置のそれは約33.98％でした。

Due to the ionic lattice property and the solution manufacture process of the perovskite light absorbing layer, there are several intrinsic defects (such as vacancies and low coordination Pb2+ and I-) in perovskite films, which cause undesired photon-generated carrier recombination in the perovskite solar cells (PSCs) and seriously affect the power conversion efficiency (PCE) of devices. Defect passivation strategy is one of the most effective ways to eliminate the defects in perovskite films. Herein, a multifunctional Taurine molecule was introduced into CH3NH3PbI3 (MAPbI3) perovskite precursor solution to passivate the defects. It was found that Taurine with sulfonic acid (-SOOOH) and amino (-NH2) groups can bind with uncoordinated Pb2+ and I- ions, respectively, which can significantly reduce the defect density and suppress the carrier non-radiative recombination. Under atmospheric environment, non-hole transport layer FTO/TiO2/perovskite/carbon structure PSCs were prepared. The device with Taurine showed a PCE of 13.19%, which is 17.14% higher than that of the control device (11.26%). With the suppressed defects, the Taurine passivated devices also showed enhanced device stability. The unencapsulated Taurine passivated device stored in ambient air after 720 h (temp. ∼25 °C and RH ∼25%) maintained 58.74% original PCE, while that of the control device was only about 33.98%.