Effektomvandlingseffektiviteten (PCE) för single-junction perovskite solceller (PSC) har ökat anmärkningsvärt från 3,8 % till 25,2 % på bara ett decennium. Eftersom den snabba utvecklingen av PCE har närmat sig gränsen för dess teoretiska effektivitet, tillverkning av tandemsolceller genom att kombinera subceller med olika bandgap erbjuder en möjlighet att gå bortom Shockley-Queisser-gränserna för solceller med en korsning.

Tandemenheterna utnyttjar olika delar av solspektra med hjälp av subceller med olika bandgap för att minska den termiska förlusten av fotogenererade bärare. På grund av det avstämbara bandgapet, hög absorptionskoefficient och låg tillverkningskostnad, metallhalogenidperovskiter är lovande kandidater för tandemenheter.

Dock, effektiviteten hos perovskitbaserade tandemsolceller begränsas till stor del av toppceller med breda bandgap som vanligtvis har en stor öppen kretsspänning (V _OC ) förlust. Den allvarliga icke-strålande laddningsrekombinationen vid gränsytan mellan perovskit och håltransportskikt (HTL) är en nyckelfaktor som leder till det stora V _OC förlust.

Nyligen, forskargruppen av prof. Hairen Tan från Nanjing University har använt den tvärbundna organiska småmolekylen VNPB som HTL för perovskitsolceller med breda bandgap. A V _OC ökning med nästan 50 mV erhölls framgångsrikt för solceller med breda bandgap med bandgap på 1,6 eV, 1,7 eV och 1,8 eV. Jämfört med kontrollenheten som använder PTAA polymer HTL, perovskitfilmerna avsatta på VNPB har större kornstorlek och bättre kristallinitet. VNPB möjliggör snabbare laddningsextraktion och minskar defektdensiteten vid HTL/perovskite-gränssnittet.

Density functional theory (DFT) beräkning visar att den närmare kontakten mellan VNPB och perovskit ökar defektbildningsenergin och minskar defektdensiteten, reducerar således effektivt den icke-strålande rekombinationen av bärare. Till sist, PCE för perovskit/perovskite och perovskit/kisel tandemsolceller som använder VNPB som HTL når 24,9 % och 25,4 %, respektive.

Detta arbete visar att tvärbindningsbara små molekyler är lovande för högeffektiva och kostnadseffektiva perovskite tandem solceller.