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钙钛矿光伏电池的非辐射复合损耗及调控策略

唐森林 ,  高欢 ,  彭颖 ,  李明光 ,  陈润锋 ,  黄维

化学进展 ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (8) :1706-1722

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化学进展 ›› 2022, Vol. 34 ›› Issue (8) :1706-1722 DOI: 10.7536/PC210827
综述
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钙钛矿光伏电池的非辐射复合损耗及调控策略

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Non-Radiative Recombination Losses and Regulation Strategies of Perovskite Solar Cells

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摘要

基于金属卤化物的钙钛矿光伏电池(PSCs)具有较大的光吸收系数、长的载流子扩散距离以及较低的制备成本等优势,在过去十几年来得到了研究者的广泛关注,目前最高光电转换效率(PCE)已经达到25.5%。然而,由于载流子运输过程中存在各类非辐射复合损耗,器件的PCE仍然低于肖克利-奎伊瑟理论极限。本文围绕PSCs的结构与工作原理,着重综述了器件工作过程中常见的非辐射复合方式,具体包括缺陷辅助复合、界面诱导复合、俄歇复合和带尾复合等,这些复合方式作为影响器件效率与工作稳定性的重要因素,受到研究者的广泛关注。结合最新的研究进展,从减小钙钛矿晶体缺陷、钝化晶界缺陷、钝化表面缺陷、优化能级结构等四个方面总结概括了降低非辐射复合的常用措施和策略。最后,对PSCs的非辐射复合调控前景进行了展望。

Abstract

Over the past decades, metal-halide perovskite solar cells (PSCs) have seen rapid development and gained extensive attention because of their excellent advantages of high light absorption coefficient, longer carrier diffusion distance, lower preparation cost, etc. By now, the champion power conversion efficiency (PCE) has reached 25.5% within a few decades. However, the PCE of the device is still lower than the Shockley-Queisser (S-Q) theoretical limit due to the fact that various non-radiative recombination losses usually take place during carrier transport process. In this review, we first introduce the device structure and working principle of PSCs, and then summarize common non-radiative recombination loss pathways, including defect-assisted Shockley-Read-Hall (SRH) recombination, interface-induced recombination, Auger recombination, band-tail recombination processes, etc. These recombination modes are the main reasons leading to low efficiency and poor stability of PSCs, and thus have drawn considerable attention among researchers. Based on the latest research works, we summarize the general regulation strategies to reduce the undesired non-radiative recombination processes for the construction of high-efficiency and stable PSCs. These efficient regulation strategies mainly include reduction of perovskite crystal defects, passivation of grain boundary defects, passivation of interface defects and optimization of energy level structure. Finally, the opportunities and challenges for the development prospects of non-radiative recombination regulation are discussed.

Contents

1 Introduction

2 Non-radiative recombination mechanisms

2.1 Carrier generation and recombination

2.2 Defect-assisted recombination

2.3 Interface-induced recombination

2.4 Other non-radiative recombination

3 Regulation strategies to reduce non-radiative recombination

3.1 Reduction of perovskite crystal defects

3.2 Passivation of grain boundary defects

3.3 Passivation of interface defects

3.4 Optimization of energy level structure

4 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

钙钛矿光伏电池 / 光电转换效率 / 非辐射复合 / 缺陷辅助复合 / 界面诱导复合

Key words

perovskite solar cell / power conversion efficiency / non-radiative recombination / defect-assisted recombination / interface-induced recombination

引用本文

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唐森林, 高欢, 彭颖, 李明光, 陈润锋, 黄维. 钙钛矿光伏电池的非辐射复合损耗及调控策略[J]. 化学进展, 2022, 34(8): 1706-1722 DOI:10.7536/PC210827
Senlin Tang, Huan Gao, Ying Peng, Mingguang Li, Runfeng Chen, Wei Huang. Non-Radiative Recombination Losses and Regulation Strategies of Perovskite Solar Cells[J]. Progress in Chemistry, 2022, 34(8): 1706-1722 DOI:10.7536/PC210827

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1 引言

高效可持续的能源开发是21世纪人类重点关注的问题。有机-无机杂化金属卤化钙钛矿(PVK)材料具有制备成本低、消光系数高、带隙可调、载流子扩散距离长等特点,是构筑光伏活性层的理想材料,因此展现了强大的市场竞争力[1⇓⇓⇓~5]。近年来,随着材料科学与工艺技术的不断发展,基于PVK材料的钙钛矿光伏器件(PSCs)表现出优异的光伏性能,光电转换效率(PCE)已经由最初的3.8%[1]提升到如今的25.5%,这一效率已经十分接近单晶硅电池26.7%的最高效率[6]。尽管如此,该效率还是远低于肖克利-奎伊瑟理论(S-Q)极限效率(33%)。在S-Q模型中,假设PSCs内所有的载流子复合都是辐射复合,即在开路条件下活性层吸收的光子数等于发射的光子数,这一复合过程也被称为“辐射极限”[7]。要获得高的PCE,就要保证尽量少的载流子复合。在载流子复合过程中,辐射复合是无法避免的,且对器件性能影响不大。与之相对的非辐射复合则会造成能量损失,进而降低PCE。非辐射复合过程中,电子-空穴对复合产生的能量会以热量的形式传递给周围晶格,造成PSC的开路电压(VOC)、填充因子(FF)、短路电流密度(JSC)偏低。

目前PSCs主要分为介孔结构、正置平面结构以及倒置平面结构三种器件结构。PSCs的基本结构包括掺锡氧化铟(ITO)/掺氟氧化锡(FTO)阳极、金属阴极、电子传输层(ETL)、空穴传输层(HTL)以及PVK活性层。常见的PVK活性层又分为三维结构和二维结构,三维PVK晶体结构表达式为ABX3,如图1a所示,其中A位为一价阳离子,如CH3NH3+(MA+)、 HC(NH2)2+(FA+)、Cs+;B位为二价阳离子,包括Pb2+、Sn2+;X位为卤素阴离子,如I-、 Br-、Cl-。晶体结构的A位原子构成立方晶胞,B位原子位于体心,X位原子位于面心。它的结构稳定性由戈尔德施密特容忍因子( t)与八面体因子( v)决定,容忍因子 t = ( R A + R X ) / 2 ( R B + R X ) ,八面体因子 v = R B / R X , R A 、 R B 、 R X分别为A、B、X的离子半径。上述两个参数都有一定的波动范围(0.81< t>1.11, 0.44< v>0.90),因此该晶体拥有良好的结构稳定性和高的缺陷容忍度。正如上文所述,A、B、X位原子的半径决定了PVK的容忍因子,当A位离子半径过大的时候会降低PVK的维数,形成准三维、准二维、二维或者二维/三维的混合结构[8,9]。不同维数的PVK具有不同的物化性质。同等情况下,二维PVK结构比三维结构具有更高的稳定性,因此可通过在三维PVK表面构筑低维结构来增大器件的环境稳定性;与此同时,低维结构也能够钝化表面缺陷进而抑制非辐射复合,最终提高器件的综合性能[10⇓⇓~13]。

目前PSCs的认证JSC已经达到了26 mA·cm-2以上[14],但VOC和FF还远低于理论极限(1.33 V和91%)[15]。因此,如果要继续提高PCE,则需要进一步提升VOC和FF。PSCs的VOC与FF和非辐射复合密切相关。在有机光伏器件(OPVs)中,由给体/受体材料组成的活性层容易产生电荷转移态(CT态),进而引起非辐射复合,导致较低的VOC。与OPVs不同,在PSCs中,PVK材料中产生的激子很容易分离形成载流子,因此非辐射复合过程主要发生在载流子传输过程中[16,17]。载流子在传输过程中会被各类缺陷捕获而造成能量损耗,使得电子和空穴的准费米能级分裂(QFLS)之差下降,导致PSCs的VOC偏低[15,18]。在PSCs中,非辐射复合的主要类型有:缺陷辅助复合、界面诱导复合、俄歇复合以及带尾复合等[19]。为了进一步提高PSCs的PCE、增强工作稳定性,最大限度地降低非辐射复合损耗变得至关重要。

本文总结了PSCs中非辐射复合的基本原理,并且重点讨论了缺陷辅助复合和界面诱导复合两类主要非辐射复合方式对器件性能的不良影响。为了使PSCs进一步接近辐射极限,进而提升器件各项性能指标,研究人员开发了若干抑制非辐射复合的有效措施。本文从减小PVK晶体缺陷、钝化晶界缺陷、钝化界面缺陷以及优化能级结构四个方面总结了抑制非辐射复合的调控措施。最后,对PSCs的发展与应用前景进行了展望。

2 非辐射复合途径与机制

在PSCs工作时,载流子非辐射复合过程会大幅度降低光电性能。通过深入研究非辐射复合方式与复合机制,揭示能量损耗的根本原因,无疑对缩小PSCs与S-Q理论极限效率的差距具有重要意义。

2.1 载流子的产生与复合

PSCs理想效率的实现需要活性层具有高的消光系数,同时产生的载流子能够顺利地运输至两电极。PVK作为直接带隙半导体,吸光系数高达10-5 cm-1,因此,厚度仅为300~500 nm的PVK薄膜便可以吸收太阳光光谱的大部分入射光[20]。虽然不久前有报道证明在PVK导带下方约60 meV存在子带隙,但后续实验表明此间接半导体的性质对其光电转换过程影响并不大,器件效率并不能基于此得到较大提高[21,22]。如图1b所示,能量高于带隙的光子入射PVK活性层时,价带(VB)处的电子便会被激发至导带(CB)的高能级[23]。这些热载流子释放能量并逐渐冷却(10~85 fs)到达CB底部[24]。在这个过程中,活性层CB处的电子和VB处的空穴将被相应的传输层提取,或者以辐射或非辐射方式重新复合。

S-Q极限描述的是仅发生辐射复合(图2a)的单节PSCs的热力学理论极限[7,25,26]。该理论计算忽略了非辐射复合造成的能量损耗,而PSCs实际工作存在着各类能量损失,实际效率往往低于S-Q极限效率。PSCs的能量损耗方式主要分为两类[19]:(1)光子吸收损耗,该损耗和电极、传输层的透射率以及活性层的吸光率有关。电极、传输层的透射率不高,活性层对光的吸收率太低都会使载流子的产率偏低,导致器件PCE不佳。(2)载流子运输过程中的损耗,该损耗包括器件中串、并联电阻引起的损耗以及薄膜质量较差引起的非辐射复合损耗,即载流子在运输过程中被内部深缺陷态能级所捕获或由于界面能级排列不匹配导致载流子无法被有效提取。第(1)类损耗途径和各功能层的材质有关,往往通过一定的工艺设计来减小损耗程度。第(2)类损耗是PSCs的主要能量损耗来源,需要重点关注。影响第(2)类损耗的非辐射复合方式主要有缺陷辅助复合(图2b)和界面诱导复合(图2c)两种。其中,缺陷辅助复合取决于缺陷态的能级深度与密度,界面诱导复合则与表面缺陷以及各功能层的能级匹配程度有关。

2.2 缺陷辅助复合

缺陷辅助复合又被称为肖克利-里德-奎伊瑟(SRH)复合,如图2b所示,其复合的主要过程可用下式表示[26,27]:

d n d t = - k 1 n - k 2 n 2 - k 3 n 3

式中 n为光生载流子密度, k 1 、 k 2 、 k 3为缺陷辅助(单分子)、辐射(双分子)、俄歇复合的复合速率常数。在低激发态密度下,载流子倾向于以单分子复合方式进行复合,如空穴与电子分别和带相反电荷的缺陷相作用。随着激发态密度的增加,大多数单分子衰变通道趋于饱和,过量的自由载流子开始采用双分子复合方式。在更高的激发密度下,俄歇复合占主导地位。在这三种复合途径中,缺陷主导的单分子复合是导致非辐射复合损失的主要原因,而俄歇复合是次要的[26]。

以常见的甲基胺碘化铅(MAPbI3) PVK体系为例,MAPbI3的缺陷类型主要包括点缺陷与高维缺陷[27⇓~29]。如图3所示,点缺陷包括空位(VMA、VPb和VI)、间隙(MAi、Pbi和Ii)和反位(MAPb、MAI、PbMA、PbI、IMA和IPb)。高维度缺陷则主要指位错、晶界、沉积等。研究人员往往通过密度泛函理论(DFT)来研究点缺陷的子带隙状态和形成能。计算结果表明,VMA、VPb、VI、MAPb、MAI、MAi和Ii是浅缺陷态,具有较低的形成能。而具有深缺陷态能级的点缺陷(如IMA、IPb、PbMA、PbI和Pbi等)在PSCs制造过程中则需要更高的形成能[30,31]。存在于PVK晶界和表面的浅缺陷态会引起PSCs的电压损失。与此同时,由于PSCs的组成和制备工艺的多样性,一些高形成能的缺陷(PbMA、PbI)也会出现并影响器件光电性能[32,33]。未来研究的关键则是确定各类点缺陷对非辐射复合的影响程度。

2.3 界面诱导复合

界面诱导复合的产生与两个方面的因素相关:首先,PVK活性层表面缺陷态密度过高,载流子在运动过程中被捕获;其次,活性层与传输层能级结构不匹配,产生界面势垒使载流子在界面富集或反向复合[34⇓⇓~37]。如图2c所示,界面诱导复合包括由PVK活性层内部缺陷引起的复合(Type Ⅰ)、能级不匹配和PVK层内部缺陷引起的复合(Type Ⅱ)、能级不匹配使得电子(空穴)反向移动造成的复合(Type Ⅲ)以及传输层内部缺陷引起的复合(Type Ⅳ)[26]。

理想的电荷传输层需要与活性层之间保持良好的能级排列,同时自身具备较少的缺陷态密度。唯有兼顾两方面因素,才能有效提取载流子,进而保证QFLS不因载流子的复合而减小[26]。

2.4 其他非辐射复合

除了缺陷辅助复合和界面诱导复合,在PSCs中还存在俄歇复合、带尾复合、电子-声子耦合等。如图4a所示,俄歇复合有直接复合和间接复合两种渠道,与辐射复合一样均属于本征复合[38],复合程度的大小与载流子的浓度有关。在标准光照AM 1.5 G下,PSCs载流子的浓度约为1013~1015 cm-3,该条件下俄歇复合可以被忽略[39]。研究发现,由于活性

层组分与制备方法的不同,在活性层会产生子带隙能级。这些能级作为复合中心会降低载流子的寿命,这一复合被称为带尾复合[40]。具体来说,PVK中的缺陷、成分不均、掺杂会造成结构的无序性,这种无序性导致CB和VB附近的局部电位变低从而在能带附近产生带尾陷阱(如图4b所示),例如,由于FA阳离子偶极子取向差异所造成的静电势改变,在吸收光谱上表现为乌尔巴赫带尾(Urbach band tail)。带尾处的载流子电荷复合会导致辐射能量下降数十兆eV,造成VOC的下降[41⇓~43]。目前主要有两种解释带尾复合的机制:(1)跳跃模型,即电子在不同能级之间跃迁,该过程中可被缺陷捕获;(2)多重捕获模型,高能电子弛豫释放能量到低能级,这个模型假设载流子只有通过热激活才能逃脱陷阱,而后再次被捕获[44]。在三维PSCs中,PVK的立方晶体结构有一定的缺陷容忍性。在二维PSCs中,极性光学声子和带电缺陷的散射可被库仑势能屏蔽。但是载流子的运输过程中不可避免地受到了电子-声子耦合的影响,这将降低载流子的扩散长度以及辐射效率。一般通过介质约束降低电子-声子耦合来增强光致发光强度,提高载流子迁移率[45,46]。虽然俄歇复合、带尾复合、电子-声子耦合对载流子迁移率有重要影响,但不是影响PSCs能量损耗的主要因素。因此,本文主要讨论缺陷辅助复合和界面诱导复合以及与之相关的调控措施。

3 减小非辐射复合的措施和策略

3.1 减少钙钛矿晶体缺陷

PSCs工作时,载流子在PVK层中产生、扩散并被两侧传输层提取。因此PVK质量的好坏直接影响PSCs的光电性能。众所周知,厚度均匀、高结晶度、大晶粒的PVK薄膜含有较低的体缺陷态密度,有助于载流子的传输,减小离子迁移和卤化物偏析,进而抑制非辐射复合、提高器件的PCE以及工作稳定性[47,48]。目前,常通过溶剂工程、添加剂工程、热退火工艺等方法来调控晶粒生长,达到减少晶体缺陷的目的。而单晶PVK薄膜由于其具有零缺陷的完美结构,近些年也受到了研究者的青睐。

(1) 溶剂工程

溶剂工程在调节PVK的结晶动力学方面有着至关重要的作用,利用合适的前驱体溶剂可提高PVK的成膜质量,降低晶体缺陷。最初人们采用α-丁内酯(GBL)和二甲基亚砜(DMSO)的混合溶剂,通过与甲基碘化胺(MAI)、碘化铅(PbI2)形成中间相(MAI-PbI2-DMSO)来改善PVK薄膜质量。类似地,二甲基甲酰胺(DMF)与DMSO构筑的混合溶液可以和PVK组分形成中间相,从而调节PVK结晶速率,最终制备缺陷少、结晶度高、光滑且均匀的PVK 薄膜[49]。更重要的是平整、致密的薄膜结构能够隔绝ETL和HTL,防止二者直接接触造成载流子的复合,对器件PCE的提高具有积极影响[50,51]。此外,研究发现N-甲基吡咯烷酮(NMP)[52]、乙腈[53]、乙醚[54]等与DMF混合构筑的前驱体溶液同样能够影响PVK的结晶过程。如图5a~c所示,引入比DMSO给电子能力更强的NMP作为前驱体溶剂,所制备的PVK薄膜更为致密平整[52]。最近发现,离子液体甲酸甲胺(MAFa)作为前驱体溶剂可提高PVK结晶度和稳定性。在两步法制备甲基脒碘化铅(FAPbI3)薄膜过程中,MAFa中的甲酸根可以和铅螯合,同时氨基可以和游离的碘离子形成氢键。该过程牵引着碘化铅晶体规则排列,并形成纳米级“离子通道”。这些离子通道可以加速有机阳离子进入PbI2薄膜内部,并与PbI2反应生成稳定的黑相FAPbI3薄膜。同时,残留在晶界处的甲酸根离子可以原位钝化缺陷[55]。离子液体在全无机PSCs中也得到了良好的应用。醋酸甲胺(MAAc) 作为溶剂在不使用反溶剂的情况下,可制得无针孔、均匀致密的CsPbI3-xBrx薄膜,PCE达17.10%[56]。这些新工艺的出现进一步推动了溶剂工程的发展。

(2) 添加剂工程

添加剂工程是一种可改善PVK结晶质量、提高光电性能的技术。目前已经报道了许多添加剂可制备低缺陷、高结晶度、大尺寸的PVK晶粒[57]。无机碱性卤化物的引入能够调节卤化阴离子在基底上的分布,减少缺陷的形成并提高结晶度,如CsI和RbI已经被应用到PVK的组分调节中[58,59]。关于金属离子与PVK的作用机制,人们也展开了系统的研究。例如,Rb+在提高结晶度的同时也可提高VOC,对带隙为1.63 eV的PVK体系,VOC可以达到1.24 V[59]。合适金属原子的引入不仅有助于器件效率的提高,对器件的稳定性也有积极影响[60]。例如,Cs2+掺杂在FAPbI3中可稳定晶格,对器件的工作稳定性有明显改进[61]。此外,有机分子添加剂也可优化PVK薄膜质量,降低晶体缺陷。如通过在FAPbI3中添加甲基氯化铵(MACl),可使PSCs的晶粒尺寸增加6倍,结晶度提高33倍,最终器件PCE达到了23.48%[62]。在早期的研究工作中,发现在MAPbI3中添加的光化学活性添加剂苯醌(BQ)可与MAI发生配位作用,减缓PVK的结晶速率,得到大尺寸、高结晶度的晶粒[63]。N,1-二碘甲脒(DIFA)作为添加剂混合在FA0.85MA0.15PbI3前驱体溶液中可制备出微米级晶粒的高质量薄膜,极大地降低缺陷态密度并延长载流子寿命。基于DIFA添加剂器件的PCE从最初的19.07%提高到21.22%[64]。如图6所示,苯磺酸铵(ABS)作为一种双功能添加剂可通过与PVK形成中间相来降低结晶速率,提高结晶度与载流子扩散长度,同时,其两性分子的特性对表面离子缺陷也有修复作用[65]。

(3) 热退火工艺

活性层的退火过程会影响PVK的生长,晶体的各类缺陷也在这一阶段产生。例如,高温条件下会产生有机阳离子与卤化阴离子空位,同时还会因原子无序沉积造成原子反位。因此,研究人员开发了多种退火工艺来改善PVK薄膜质量。将低温预退火过后的PVK翻转,使PVK层与热台接触进行高温退火。这一策略可降低溶剂(DMSO)的挥发速率,DMSO与PVK的强相互作用有效降低(110)晶面的表面能,最终得到毫米级的MAPbI3晶粒,降低晶体内缺陷[66]。还有报道对PVK进行退火之前先引入PbI2覆盖层,该覆盖层在退火过程中会被挥发出的DMF和DMSO溶解,进而扩散到MAPbI3膜中。该策略能够增加PVK颗粒的表面能,小颗粒发生奥斯瓦尔德熟化,晶粒尺寸增大并形成(110)晶面为主导的晶体取向,有助于载流子传输[67]。也有研究发现,对PVK前驱体薄膜预先沉积苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)也可以抑制退火时溶剂的挥发,减小成核位点密度,得到大尺寸晶粒的薄膜[68,69]。在两步法中,在MAI的异丙醇(IPA)溶液中加入NMP,使用石英薄片覆盖活性层进行退火,让溶剂与PVK有更长的作用时间。由于NMP给电子能力比DMF大,与PVK的结合更强,通过该退火工艺可控制PVK形貌,增大晶粒尺寸[70]。此外,用IPA蒸汽对预先热退火的PVK薄膜表面进行处理,可溶解表面粗糙突起以及一些残存的微小晶粒,

通过覆盖石英片同时施加一定压力重新退火,由于压力和温度引起的离子扩散可达到晶界熔合的效果。该工艺有助于消除缺陷、增大晶粒尺寸并形成光滑薄膜[71,72]。类似工艺如图7a, b 所示,利用甲胺气体与PVK作用产生液态中间相,该中间相在吸收甲胺气体时体积会不断扩大并与周围液相相互连接,该过程增大了PVK的覆盖率。随着甲胺气体的挥发,PVK重新成核、长大。该工艺可增大晶粒的尺寸,同时避免针孔以及薄膜覆盖率差等问题[73,74]。

(4) 单晶制备

尽管研究人员在溶剂工程、添加剂工程、热退火工艺等方面取得了较大进步,但是所制备的多晶PVK薄膜仍然具有较多缺陷,不利于载流子传输以及器件的长期稳定性。相对于多晶PVK,单晶PVK具有更低的缺陷态密度,载流子扩散长度高达175 μm[75],近年来受到了研究者的重点关注。大多数在溶液中制备的单晶PVK呈现块状,难以制备垂直结构的PSCs,因此该类单晶常用于制备横向结构的PSCs和其他光电器件[76⇓~78]。也有研究人员针对块状PVK单晶开展了较为系统的单晶光电性质的研究[75,79]。目前常用空间限域的方法来制备垂直结构的PSCs,通过使用两个玻璃片在前驱体之间构成可调节的受限空间,同时使用毛细管实现前驱体溶液的动态流动,并通过逆温结晶得到微米级别的单晶PVK[80]。在实际的单晶制备过程中,借助旋涂有HTL的两块ITO玻璃基底构成一个受限空间,如图8a~c所示。常用的HTL为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA),该薄膜具有较强的疏水特性,可增大MAPbI3原子沉积过程中的扩散距离,有助于直接在HTL上生长出连续的PVK单晶薄膜,也便于后期ETL的沉积[81]。在此之后空间限域法得到了广泛应用。为了进一步改善结晶质量,研究人员还采用梯度升温法诱导晶粒不断长大,PCE达到了21.09%[82]。为了进一步降低薄膜制备温度,研究人员在前驱体溶液中加入碳酸丙烯酯加快PVK成核,在低温条件下成功制备出晶体取向良好、结晶度高、晶体缺陷少的PVK薄膜,有效降低了PVK表面的非辐射复合损耗,最终VOC从1.08 eV提高到1.15 eV,PCE达到了21.9%[83]。为了使得PVK在溶液中更容易成核,也有研究者通过在受限空间中引入微晶种子作为成核位点,诱导单晶薄膜的形成[77,84]。

3.2 钝化晶界缺陷

PSCs作为一种半导体器件,位于PVK层晶界的缺陷会极大地降低其电学性能[85]。在PSCs发展之初,关于晶界对PSCs性能的影响一直不被重视,直到近年来人们才开始关注针对晶界的钝化策略。研究工作者使用开尔文力显微镜和导电原子力显微镜对PVK薄膜进行表征,发现载流子在传输过程中需要跨过晶界处的势垒,因此晶界的存在不利于载流子的长距离传输[86]。实验结果也表明,晶界的存在会导致非辐射复合的产生,最终降低PVK活性层的电学性能[87]。因此,钝化晶界缺陷也是抑制PSCs非辐射复合的重要途径之一。

(1) 添加剂工程

增大PbI2组分含量是钝化PVK晶界缺陷的一种有效方法,在PVK的结晶过程中过量的PbI2会附着在晶界起到修复缺陷的作用[88,89]。如图9a, b所示,PbI2的带隙(2.3 eV)比PVK的带隙(1.5 eV)宽,其CB和VB分别位于PVK的上方和下方,可形成能垒,防止晶界处发生非辐射复合。此外,PbI2能够改变晶界能带的弯曲方向,从而减少界面处载流子的复合[90]。但PbI2在钝化晶界的同时也会降低器件的稳定性,同时含量的精准控制也是一大挑战[91,92]。如图9c所示,HPbI3添加剂结合了HI和PbI2的优点,不仅可钝化晶界缺陷,还可调控PVK结晶过程,获得大尺寸晶粒,最终提高PSCs的PCE与稳定性[93]。有研究报道,添加过量的MAI也可以钝化晶界[94],同时改善能级匹配程度[95]。

然而,使用过量的PbI2亦或者MAI的方案都有严格的化学计量比和制备环境要求。因此,人们也在开发新的添加剂调控方案,如在前驱体中添加金属阳离子也能够有效减小晶界缺陷、提高器件PCE与稳定性。目前已报道的金属离子添加剂方案有三类:首先,利用Cu+、Ag+、Li+等一价金属阳离子减小缺陷态密度,提高PSCs的电学性能[97,98];其次,利用Mn2+、Co2+、Zn2+等二价金属阳离子调节PVK的VB,优化形貌,提高稳定性[99⇓⇓⇓~103];再次,利用Ln3+、Al3+、Rh3+、Eu3+等三价金属阳离子对PSCs进行改性[96,104⇓~106]。具体来说,Eu3+掺杂的PVK具有良好的光照稳定性,在连续光照1500 h后依旧保持着92%的PCE[5]。如图9d所示,当Rh3+掺杂在PVK前驱体溶液中时,通过化学键与[PbI6]4-相互作用诱导原子有序沉积,减缓PVK的结晶速度,进而促进形成较大晶粒尺寸且均匀的PVK薄膜,同时还起到钝化晶界缺陷的作用[96]。

(2) 后处理工艺

通过后处理工艺,一些具有电子转移性质的有机物与PVK发生路易斯酸碱作用,也可以实现晶界钝化的目的。路易斯酸可从负电荷缺陷中接受电子,路易斯碱可提供电子给正电荷缺陷,并以此发生配位达到钝化缺陷的目的[107]。各类富勒烯及其衍生物如C60及其自组装单层膜(C60-SAM)、PCBM及其异构体α-bis-PCBM等是PSCs中具有代表性的路易斯酸[108⇓~110]。例如,分散在反溶剂氯苯中的α-bis-PCBM可以调控PVK晶体的生长,还可以钝化卤素诱导的深能级陷阱,使改性过后PSCs有良好的光响应以及稳定的功率输出[110]。与路易斯酸相对应的路易斯碱主要有氧给体[111,112]、硫给体[113]、氮给体[114]等,它们主要扮演电子给体的角色。如1,3,7-三甲基黄嘌呤(咖啡因)的共轭羧基(R—C=O)能够与Pb—I键相互作用,形成强的路易斯酸碱加成物,所制备的PVK薄膜晶粒具有择优取向的特点,最终能够提高VOC[111]。还有报道使用聚联噻吩酰亚胺(PBTI)旋涂于PVK层表面,该聚合物能够嵌入晶界调控晶粒生长,如图10a, b所示。PBTI主链中含有大量的S原子,通过形成Pb-S配位可减小晶界缺陷、提高载流子寿命[113]。此外,还可以利用分子中的多种官能团同时对PVK中不同类型的缺陷进行修复。例如,D-4-叔丁基苯丙氨酸的羧基(—COOH)和氨基(—NH2)可以通过静电相互作用来修复带电缺陷,而PVK中的碘缺陷可以通过芳香结构来修复,苯环的叔丁基会增强苯环的供电子能力,从而更好地钝化路易斯酸型表面缺陷。最终,载流子寿命增加到了930.30 ns,VOC的损失仅为0.34 V[114]。类似地,利用吡啶二甲酸(PDA)进行后处理,分子中所包含的吡啶和羧酸基团可以和Pb-I键相互作用达到多重钝化的效果,有效地修复PVK表面以及晶界缺陷[115]。如图10c~e所示,4-二甲氨基吡啶(DMAP)可选择性地钝化晶界处未配位的Pb2+,减小载流子在晶界处的复合,并提高HTL/PVK的接触质量,器件PCE从20.04%提高至22.4%[116]。如图10f, g所示,2-氨基对苯二甲酸包含一个苯环、一个氨基(—NH2)和两个羧基(—COOH)。由于苯环结构坚固,π-π键相互作用强,分子具有较高的内聚能,因此分子容易在晶界上聚集,羧基能够与Pb2+或者I-相互作用,同时氨基能够填补MA空位,促进MAPbI3的择优取向生长。与此同时,经过交联钝化剂处理过后的PVK薄膜具有更大的接触角,能够更加有效地阻挡水分的侵蚀,这也是改性器件稳定性提高的原因[117]。

3.3 钝化界面缺陷

在上一小节,通过把钝化分子添加在前驱体溶液中或旋涂在PVK活性层表面,能够实现晶界缺陷的有效钝化,降低非辐射复合。事实上,除了PVK材料的体相与晶界,PVK活性层与传输层之间的接触界面也是非辐射复合发生的重要场所。界面缺陷会捕获运输途中的载流子,严重影响载流子的传输效率。针对上述问题,常通过界面工程来钝化PVK表面缺陷,提高载流子的传输效率。为了使载流子更好地被传输层提取,常通过后处理在PVK层旋涂钝化分子来进行表面改性,或在PVK层与传输层之间引入缓冲层来提高载流子的传输效率。大量研究表明,借助钝化溶液对PVK进行后处理可有效改善PVK层的光电性能。如图11a, b所示,使用1-己基氯化吡啶(EPC) 进行后处理,吡啶中的N具有较高的电负性,可使部分电荷从Pb转移到吡啶从而产生配位,乙基和吡啶则会增加界面的疏水性,同时Cl还有助于缺陷钝化,进而提高PVK的结晶度[118]。再如,四正辛基溴化铵(TOAB)可用于钝化晶界和表面缺陷,增强PVK的光吸收能力并在表面形成偶极矩,最终提高了载流子的提取效率[119]。使用小剂量的四丁基碘化铵(TBAI)旋涂在未经退火的PVK层表面,避免了过量的I-在PVK表面富集,同时与Pb2+形成配位作用,缺陷态密度从原始的1.62×1016 cm-3降低到1.24×1016 cm-3,最终PCE达到了21.28%[120]。

在PVK层/传输层界面引入缓冲层也是PSCs界面改性的有效方法。如插入超薄的极化铁电聚合物层,可以减小表面缺陷并改善能级排列,最大限度地减少界面诱导复合造成的能量损耗[121]。在PVK层/TiO2界面引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)可构成超薄聚合物钝化层,PMMA作为路易斯碱,其羧基可和未配位的Pb2+发生强相互作用,有效减少界面缺陷,使VOC从1.10 V提高到1.18 V[122]。通过进一步应用,如图11c~e所示,PVK活性层上下表面同时经PMMA钝化后,PMMA可与PVK良好接触,虽然对载流子的传输会产生不利影响,但晶界缺陷得到进一步钝化、界面非辐射复合被抑制,VOC获得了进一步提高[123]。类似地,通过在窄带隙的活性层上增加一层宽带隙材料也可以钝化表面缺陷,控制载流子的选择性传输,最终抑制活性层/传输层的界面复合[124]。研究发现大尺寸有机阳离子嵌入到三维PVK晶格可形成低维PVK,虽然它的绝缘特性限制了电荷在低维PVK中的传输,但较宽的带隙特性可以增加器件的VOC。与此同时,高疏水性能够有效地阻挡水分的侵蚀,提高器件的环境稳定性[125]。如图11f所示,使用苯己基碘化铵(PEAI)与MAI的混合溶液进行后处理,PEA+可以替代MA+,最终在PVK上自组装形成致密准二维层状PVK(PEAMAPI),该结构具有高的CB,可以减小电子的反向复合,同时还起到隔绝氧气与水分侵蚀的作用[126]。另外,如图11g所示,单独使用PEAI进行薄膜后处理可以在三维PVK层顶部生成薄的二维PVK(PEA2PbI4),从而有效地提高器件的效率与稳定性[127]。由于PEAI的覆盖,PVK层表面和晶界的碘空位被有效填充,点缺陷的减少使载流子的传输能力以及器件的工作稳定性显著提高[128]。除了界面缺陷的钝化效果外,具有较宽带隙的二维PVK还可以与三维PVK形成梯度异质结以促进电荷的提取,这解释了VOC提高的原因。由此形成的Ruddlesden-Popper (RP)型二维PVK材料含有疏水基团,因此在一定程度上能够增加器件的稳定性。然而,此类二维PVK材料层间的弱相互作用难以保证材料本身具有足够的结构稳定性。为了进一步改善材料的结构稳定性,研究人员使用联胺阳离子(H3N+-R-NH3+)代替单铵盐,形成了一种Dion-Jacobson (DJ)型二维PVK材料。相比于RP型二维PVK,DJ型二维PVK无层间范德华相互作用,其有机阳离子在分子两端均以氢键与无机PVK相连,因而具有更好的结构稳定性[129,130]。

综上所述,有机钝化分子和二维PVK层的引入可以抑制界面诱导复合,最终提高PSCs的VOC。然而,这些界面材料的电导率往往偏低,会阻碍PVK与传输层之间的电荷转移。因此,必须精确控制这些界面层的厚度以避免PSCs光电流损失。

3.4 优化能级结构

在PSCs中,对各功能层能级的调控一直是研究人员重点关注的领域。合适的能级排列有助于加速载流子的传输、提取和收集,同时抑制其在界面的积累、复合、反向转移。为了选择性地传输载流子,PVK层与传输层界面需要保持大的肖特基势垒。为了实现理想的VOC,电子和空穴需要保持较大的QFLS之差[34]。然而PSCs工作时,由于PVK层与传输层之间的载流子和离子的迁移,很容易使能带发生弯曲,导致界面处载流子的密度快速增大、界面复合程度呈指数级增加,最终造成VOC的下降[131,132]。

选取合适的传输层材料、构筑良好的能级排列是降低能量损耗的关键。在倒置PSCs中,常常选用PTAA、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯)胺](poly-TPD)等作为HTL,其较低的HOMO能级降低了界面势垒,更有助于空穴的传输[131]。以C60、PCBM为代表的传统的ETL往往存在结构不稳定、分子取向随机、纯度不易控制以及与PVK层之间势垒较大等问题,在使用过程中造成严重的能量损耗。研究表明,通过溶剂退火能够提高结构有序度,提高载流子迁移率[133]。此外,通过在PCBM中掺杂适量C60,能够提高费米能级(Ef)与电导率,促进电子的有效传输[134]。另外,还可以通过引入中间层来改善能级结构,如插入氟化锂(LiF)与2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(BCP)来减小PCBM/金属电极的能垒,改善载流子提取效率,降低复合损耗[135]。此外,还有报道在PVK层与ETL之间插入宽带隙的聚苯乙烯(PS),通过减小载流子在界面处的复合,从而达到提高VOC的目的(图12(a))[36]。

在正置PSCs中,小分子2,2',7,7'-四-(二甲氧基二苯胺)-螺芴(spiro-OMeTAD)具有能级匹配好、空穴传输能力高等特点,常用作HTL。实际应用中,常通过掺杂或分子修饰来改善spiro-OMeTAD的能级结构,促进载流子的传输[136]。使用含氟末端基团的小分子修饰的Spiro-OMeTAD (DM)作为HTL能够降低 HOMO能级,减小空穴的准费米能级弯曲,增大VOC[137]。TiO2与SnO2由于其出色的电导率以及与PVK层良好的能级匹配常被用于制备ETL,研究人员通常使用掺杂或沉积双层ETL的方法来进一步提高电子的提取效率[132]。例如,在TiO2中掺杂Li+、In3+、Nb5+等降低CB,当TiO2的CB低于PVK层的CB时,电子能够被ETL有效提取,载流子传输过程中的损耗降低,最终提高VOC[138⇓~140]。在双ETL的PSCs中,多数的第二修饰层不仅可以钝化下层ETL的表面缺陷,还可以形成梯度异质结,减小ETL与PVK层的能带弯曲。如图12b所示[141],使用TiO2/介孔SnO2、SnO2/介孔TiO2、TiO2/PCBM、TiO2/C60等可以极大地降低能量损耗[141⇓~143]。尽管PVK与两侧传输层的能级排列的优化都能够提高PSCs的PCE,但也有研究认为PVK层与底部传输层之间的能级匹配程度并不会对VOC有太大的影响,界面处的能量损失主要和PVK活性层与顶部传输层有关[144,145]。

4 结论与展望

本综述系统概述了非辐射复合的主要途径并对抑制非辐射复合的措施与策略进行了总结。缺陷辅助复合与界面诱导复合是造成器件能量损失的主要原因。目前主要通过以下两个方面来降低能量损耗:(1)减少PVK晶体、晶界和表面的缺陷,具体策略方面可以通过添加剂、前处理、热退火等工艺实现PVK的可控生长过程,还可以通过薄膜后处理钝化PVK晶界以及表面缺陷;(2)改善能级匹配程度,增大载流子的提取率,具体策略方面可以通过调节传输层组成、引入低维PVK结构以及增加修饰层等方法来改善能级排列。

尽管研究人员在抑制非辐射复合、降低能量损耗等方面已经取得了巨大进步,然而大多数改善策略仅仅是对PVK缺陷的后期修复或对能级结构的调整。这些措施在改善器件性能的同时,也增加了光伏器件的工艺流程与制备成本,不利于PSCs的商业化应用。因此,寻找全新的稳定PVK体系以及开发结晶过程可控的PVK制备工艺是值得研究人员未来重点关注的课题。例如,通过设计新型有机胺体系,开发宽带隙、高稳定性的低维PVK材料,构筑低维PVK修饰的高质量三维PVK薄膜,有效减少缺陷的产生,抑制载流子在界面处复合,增大器件VOC,提高器件效率与工作稳定性。发展稳定可控的PVK薄膜成膜方法,如借助外延生长、空间限域等工艺手段制备厚度均匀、缺陷更少的高质量取向PVK薄膜,提高载流子迁移效率。新PVK体系与新工艺的开发不仅有望从根本上减小各类缺陷所引发的非辐射复合过程,还能够降低制备工艺的环境依赖性、增强器件的工作稳定性,无疑将是未来基于PVK的PSCs领域的重要研究方向。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

Kojima A, Teshima K, Shirai Y, Miyasaka T. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(17): 6050.

[2]

Kim H S, Lee C R, Im J H, Lee K B, Moehl T, Marchioro A, Moon S J, Humphry-Baker R, Yum J H, Moser J E, Grätzel M, Park N G. Sci. Rep., 2012, 2(1): 591.

[3]

Yoo J J, Seo G, Chua M R, Park T G, Lu Y L, Rotermund F, Kim Y K, Moon C S, Jeon N J, Correa-Baena J P, Bulović V, Shin S S, Bawendi M G, Seo J. Nature, 2021, 590(7847): 587.

[4]

Nishimura T, Toki S, Sugiura H, Nakada K, Yamada A. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 2018, 26(4): 291.

[5]

Dai Z H, Yadavalli S K, Chen M, Abbaspourtamijani A, Qi Y, Padture N P. Science, 2021, 372(6542): 618.

[6]

Green M A, Dunlop E D, Hohl-Ebinger J, Yoshita M, Kopidakis N, Hao X J. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 2021, 29: 657.

[7]

Shockley W, Queisser H J. J. Appl. Phys., 1961, 32(3): 510.

[8]

Sutanto A, Caprioglio P, Drigo N, Hofstetter Y, Garcia-Benito I, Queloz V, Neher D, Nazeeruddin M, Stolterfoht M, Vaynzof Y, Grancini G. Chem, 2021, 7: 1903.

[9]

Lin D X, Xu X, Zhang T K, Pang N N, Wang J M, Li H Y, Shi T T, Chen K, Zhou Y, Wang X, Xu J B, Liu P Y, Xie W G. Nano Energy, 2021, 84: 105893.
[10]

Fu W F, Liu H B, Shi X L, Zuo L J, Li X S, Jen A K Y. Adv. Funct. Mater., 2019, 29(25): 1900221.
[11]

Fan J D, Ma Y P, Zhang C L, Liu C, Li W Z, Schropp R E I, Mai Y H. Adv. Energy Mater., 2018, 8(16): 1703421.
[12]

Koh T M, Shanmugam V, Guo X T, Lim S S, Filonik O, Herzig E M, Müller-Buschbaum P, Swamy V, Chien S T, Mhaisalkar S G, Mathews N. J. Mater. Chem. A, 2018, 6(5): 2122.

[13]

Kuo M Y, Spitha N, Hautzinger M P, Hsieh P L, Li J, Pan D X, Zhao Y Z, Chen L J, Huang M H, Jin S, Hsu Y J, Wright J C. J. Am. Chem. Soc., 2021, 143(13): 4969.

[14]

Jeong J, Kim M, Seo J, Lu H Z, Ahlawat P, Mishra A, Yang Y G, Hope M A, Eickemeyer F T, Kim M, Yoon Y J, Choi I W, Darwich B P, Choi S J, Jo Y, Lee J H, Walker B, Zakeeruddin S M, Emsley L, Rothlisberger U, Hagfeldt A, Kim D S, Grätzel M, Kim J Y. Nature, 2021, 592(7854): 381.

[15]

Sarritzu V, Sestu N, Marongiu D, Chang X Q, Masi S, Rizzo A, Colella S, Quochi F, Saba M, Mura A, Bongiovanni G. Sci. Rep., 2017, 7(1): 1900221.
[16]

Tang A L, Song W, Xiao B, Guo J, Min J, Ge Z Y, Zhang J Q, Wei Z X, Zhou E J. Chem. Mater., 2019, 31(11): 3941.

[17]

An N, Cai Y H, Wu H B, Tang A L, Zhang K N, Hao X T, Ma Z F, Guo Q, Ryu H S, Woo H Y, Sun Y M, Zhou E J. Adv. Mater., 2020, 32(39): 2002122.
[18]

Wang B, Li H, Dai Q Q, Zhang M, Zou Z G, Brédas J L, Lin Z Q. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(32): 17664.
[19]

Chen J Z, Park N G. Adv. Mater., 2019, 31(47): 1803019.
[20]

de Wolf S, Holovsky J, Moon S J, Löper P, Niesen B, Ledinsky M, Haug F J, Yum J H, Ballif C. J. Phys. Chem. Lett., 2014, 5(6): 1035.

[21]

Hutter E M, Gélvez-Rueda M C, Osherov A, Bulović V, Grozema F C, Stranks S D, Savenije T J. Nat. Mater., 2017, 16(1): 115.

[22]

Wang T Y, Daiber B, Frost J M, Mann S A, Garnett E C, Walsh A, Ehrler B. Energy Environ. Sci., 2017, 10(2): 509.

[23]

Gao F, Zhao Y, Zhang X W, You J B. Adv. Energy Mater., 2020, 10(13): 1902650.
[24]

Wei Q, Yin J, Bakr O M, Wang Z, Wang C H, Mohammed O F, Li M J, Xing G C. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(19): 10957.
[25]

Tress W, Marinova N, Inganäs O, Nazeeruddin M K, Zakeeruddin S M, Graetzel M. Adv. Energy Mater., 2015, 5(3): 1400812.
[26]

Luo D Y, Su R, Zhang W, Gong Q H, Zhu R. Nat. Rev. Mater., 2020, 5(1): 44.

[27]

Ball J M, Petrozza A. Nat. Energy, 2016, 1(11): 1.

[28]

Jones T, Osherov A, Alsari M, Sponseller M, Duck B, Jung Y, Settens C, Niroui F, Brenes R, Stan C. Energy Environ. Sci., 2019, 12: 596.

[29]

Yang X Y, Ni Y, Zhang Y Z, Wang Y J, Yang W Q, Luo D Y, Tu Y G, Gong Q H, Yu H F, Zhu R. ACS Energy Lett., 2021, 6(7): 2404.

[30]

Moia D, Maier J. ACS Energy Lett., 2021, 6 (4): 1566.

[31]

Yin W J, Shi T T, Yan Y F. Adv. Mater., 2014, 26(27): 4653.

[32]

Wu N, Wu Y, Shen H, Walter D, Duong T, Grant D, Barugkin C, Fu X, Peng J, Mulmudi H. Energy Technol., 2017, 5: 1827.

[33]

Shao Y C, Xiao Z G, Bi C, Yuan Y B, Huang J S. Nat. Commun., 2014, 5(1): 5784.

[34]

Luo D Y, Li X Y, Dumont A, Yu H Y, Lu Z H. Adv. Mater., 2021, 33(30): 2006004.
[35]

Wang Z Y, Zhu X J, Feng J S, Wang C Y, Zhang C, Ren X D, Priya S, Liu S F, Yang D. Adv. Sci., 2021, 8(13): 2002860.
[36]

Wolff C M, Zu F S, Paulke A, Toro L P, Koch N, Neher D. Adv. Mater., 2017, 29(28): 1700159.
[37]

Wolff C M, Caprioglio P, Stolterfoht M, Neher D. Adv. Mater., 2019, 31(52): 1902762.
[38]

Pazos-Outón L M, Xiao T P, Yablonovitch E. J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9(7): 1703.

[39]

Dequilettes D, Vorpahl S, Stranks S, Nagaoka H, Ginger D. Science, 2015, 348: 683.

[40]

Leijtens T, Eperon G E, Barker A J, Grancini G, Zhang W, Ball J M, Kandada A R S, Snaith H J, Petrozza A. Energy Environ. Sci., 2016, 9(11): 3472.

[41]

Srimath Kandada A R, Neutzner S, D’Innocenzo V, Tassone F, Gandini M, Akkerman Q A, Prato M, Manna L, Petrozza A, Lanzani G. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(41): 13604.
[42]

Cava R J, Santoro A, Johnson D W, Rhodes W W. Phys. Rev. B, 1987, 35(13): 6716.

[43]

Wright A D, Milot R L, Eperon G E, Snaith H J, Johnston M B, Herz L M. Adv. Funct. Mater., 2017, 27(29): 1700860.
[44]

Rosen M D, Hagelstein P L, Matthews D L, Campbell E M, Hazi A U, Whitten B L, MacGowan B, Turner R E, Lee R W, Charatis G, Busch G E, Shepard C L, Rockett P D, Johnson R R. Phys. Rev. Lett., 1985, 54(8): 853.
[45]

Guo Z, Wu X X, Zhu T, Zhu X Y, Huang L B. ACS Nano, 2016, 10(11): 9992.

[46]

Motta C, Sanvito S. J. Phys. Chem. C, 2018, 122(2): 1361.

[47]

Zhang F, Lu H P, Larson B W, Xiao C X, Dunfield S P, Reid O G, Chen X H, Yang M J, Berry J J, Beard M C, Zhu K. Chem, 2021, 7(3): 774.

[48]

An Q Z, Paulus F, Becker-Koch D, Cho C, Sun Q, Weu A, Bitton S, Tessler N, Vaynzof Y. Matter, 2021, 4(5): 1683.

[49]

Wang M, Cao F R, Deng K M, Li L. Nano Energy, 2019, 63: 103867.
[50]

Zuo C T, Ding L M. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(20): 11242.
[51]

Zhao Y P, Zhu P C, Wang M H, Huang S, Zhao Z P, Tan S, Han T H, Lee J W, Huang T Y, Wang R, Xue J J, Meng D, Huang Y, Marian J, Zhu J, Yang Y. Adv. Mater., 2020, 32(17): 1907769.
[52]

Lee J W, Dai Z H, Lee C, Lee H M, Han T H, de Marco N, Lin O, Choi C S, Dunn B, Koh J, di Carlo D, Ko J H, Maynard H D, Yang Y. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(20): 6317.

[53]

Li L, Chen Y, Fan R, Wang X, Zhou H. Adv. Mater., 2016, 28: 9862.

[54]

Xu C Y, Liu Z H, Lee E C. J. Mater. Chem. C, 2020, 8(44): 15860.
[55]

Hui W, Chao L F, Lu H, Xia F, Wei Q, Su Z H, Niu T T, Tao L, Du B, Li D L, Wang Y, Dong H, Zuo S W, Li B X, Shi W, Ran X Q, Li P, Zhang H, Wu Z B, Ran C X, Song L, Xing G C, Gao X Y, Zhang J, Xia Y D, Chen Y H, Huang W. Science, 2021, 371(6536): 1359.

[56]

Wang X J, Ran X Q, Liu X T, Gu H, Zuo S W, Hui W, Lu H, Sun B, Gao X Y, Zhang J, Xia Y D, Chen Y H, Huang W. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(32): 13354.
[57]

Haque M A, Troughton J, Baran D. Adv. Energy Mater., 2020, 10(13): 1902762.
[58]

Abdi-Jalebi M, Andaji-Garmaroudi Z, Pearson A, Divitini G, Stranks S. ACS Energy Lett., 2018, 3: 9862.
[59]

Saliba M, Matsui T, Domanski K, Seo J Y, Ummadisingu A, Zakeeruddin S M, Correa-Baena J P, Tress W R, Abate A, Hagfeldt A, Grätzel M. Science, 2016, 354(6309): 206.

[60]

Zhang M M, Zhou W R, Hu W P, Li B R, Qiao Q Q, Yang S F. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12(11): 12696.
[61]

Cao H Q, Dong Z, Qiu Y, Li J Z, Wang Y J, Li Z Y, Yang L Y, Yin S G. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12(37): 41303.
[62]

Kim M, Kim G, Lee T, Choi I, Kim D. Joule, 2019, 3: 2179.

[63]

Qin C J, Matsushima T, Fujihara T, Adachi C. Adv. Mater., 2017, 29(4): 1603808.
[64]

Li H, Wu G, Li W, Zhang Y, Liu S. Adv. Sci., 2019, 6: 1901241.
[65]

Yang Y, Peng H R, Liu C, Arain Z, Ding Y, Ma S, Liu X L, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. J. Mater. Chem. A, 2019, 7(11): 6450.

[66]

Zhu W, Kang L, Yu T, Lv B, Zou Z. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9: 6104.

[67]

Wang Y, Li J W, Li Q, Zhu W D, Yu T, Chen X Y, Yin L A, Zhou Y, Wang X Y, Zou Z G. Chem. Commun., 2017, 53(36): 5032.

[68]

Cao X B, Zhi L L, Li Y H, Cui X, Ci L J, Ding K X, Wei J Q. RSC Adv., 2017, 7(77): 49144.
[69]

Cao X B, Zhi L L, Li Y H, Fang F, Cui X, Ci L J, Ding K X, Wei J Q. ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1(2): 868.

[70]

Zhi L L, Li Y Q, Cao X B, Li Y H, Cui X, Ci L J, Wei J Q. J. Energy Chem., 2019, 30: 78.

[71]

Wang T, Lian G, Huang L P, Zhu F, Cui D L, Wang Q L, Meng Q B, Jiang H H, Zhou G J, Wong C P. Nano Energy, 2019, 64: 103914.
[72]

Fu X W, Dong N, Lian G, Lv S, Zhao T, Wang Q L, Cui D L, Wong C P. Nano Lett., 2018, 18(2): 1213.

[73]

Fan H C, Li F Z, Wang P C, Gu Z K, Huang J H, Jiang K J, Guan B, Yang L M, Zhou X Q, Song Y L. Nat. Commun., 2020, 11(1): 5402.

[74]

Zhou Z M, Wang Z W, Zhou Y Y, Pang S P, Wang D, Xu H X, Liu Z H, Padture N P, Cui G L. Angew. Chem., 2015, 127(33): 9841.

[75]

Dong Q F, Fang Y J, Shao Y C, Mulligan P, Qiu J, Cao L, Huang J S. Science, 2015, 347(6225): 967.

[76]

Liu Y, Dong Q F, Fang Y J, Lin Y Z, Deng Y H, Huang J S. Adv. Funct. Mater., 2019, 29(47): 1807707.
[77]

Gao J, Liang Q B, Li G H, Ji T, Liu Y C, Fan M M, Hao Y Y, Liu S F, Wu Y C, Cui Y X. J. Mater. Chem. C, 2019, 7(27): 8357.

[78]

Gong J D, Yu H Y, Zhou X, Wei H H, Ma M X, Han H, Zhang S, Ni Y, Li Y L, Xu W T. Adv. Funct. Mater., 2020, 30(46): 2005413.
[79]

Gong X W, Huang Z R, Sabatini R, Tan C S, Bappi G, Walters G, Proppe A, Saidaminov M I, Voznyy O, Kelley S O, Sargent E H. Nat. Commun., 2019, 10(1): 1591.

[80]

Liu Y C, Zhang Y X, Yang Z, Yang D, Ren X D, Pang L Q, Liu S F. Adv. Mater., 2016, 28(41): 9203.

[81]

Chen Z L, Dong Q F, Liu Y, Bao C X, Fang Y J, Lin Y, Tang S, Wang Q, Xiao X, Bai Y, Deng Y H, Huang J S. Nat. Commun., 2017, 8(1): 1890.

[82]

Chen Z L, Turedi B, Alsalloum A Y, Yang C, Zheng X P, Gereige I, AlSaggaf A, Mohammed O F, Bakr O M. ACS Energy Lett., 2019, 4(6): 1258.

[83]

Alsalloum A Y, Turedi B, Zheng X P, Mitra S, Zhumekenov A A, Lee K J, Maity P, Gereige I, AlSaggaf A, Roqan I S, Mohammed O F, Bakr O M. ACS Energy Lett., 2020, 5(2): 657.

[84]

Yue H L, Sung H H, Chen F C. Adv. Electron. Mater., 2018, 4(7): 1700655.
[85]

Park J S, Walsh A. Annu. Rev. Condens. Matter Phys., 2021, 12(1): 95.

[86]

Ochoa-Martinez E, Ochoa M, Ortuso R D, Ferdowsi P, Carron R, Tiwari A N, Steiner U, Saliba M. ACS Energy Lett., 2021, 6(7): 2626.

[87]

Wang J T, Jin G Y, Zhen Q Z, He C Y, Duan Y. Adv. Mater. Interfaces, 2021, 8(9): 2002078.
[88]

Shi B, Xin Y, Hou F, Sheng G, Li Y, Wei C, Yi D, Li Y, Ying Z, Zhang X. J. Phys. Chem. C, 2018, 122: 21269.
[89]

Hoque M N F, He R, Warzywoda J, Fan Z Y. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(36): 30322.
[90]

Chen Q, Zhou H P, Song T B, Luo S, Hong Z R, Duan H S, Dou L T, Liu Y S, Yang Y. Nano Lett., 2014, 14(7): 4158.

[91]

Emrul K, Hossain C, Kiyoto M, Ryuji K, Said K, Jae-Joon L, Takeshi N, Ashraful I. ACS Energy Lett., 2018, 3: 1584.

[92]

Jacobsson T J, Correa-Baena J P, Halvani Anaraki E, Philippe B, Stranks S D, Bouduban M E F, Tress W, Schenk K, Teuscher J, Moser J E, Rensmo H, Hagfeldt A. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(32): 10331.
[93]

He Y T, Wang W H, Qi L M. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(45): 38985.
[94]

Son D Y, Lee J W, Choi Y J, Jang I H, Lee S, Yoo P J, Shin H, Ahn N, Choi M, Kim D, Park N G. Nat. Energy, 2016, 1(7): 16081.
[95]

Hawash Z, Raga S R, Son D Y, Ono L K, Park N G, Qi Y B. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8(17): 3947.

[96]

Zhang Y, Zhang C C, Gao C H, Li M, Ma X J, Wang Z K, Liao L S. Sol. RRL, 2019, 3(2): 1604153.
[97]

Zhao W G, Yao Z, Yu F Y, Yang D, Liu S F. Adv. Sci., 2018, 5(2): 1700131.
[98]

Lu J J, Chen S C, Zheng Q D. Sci. China Chem., 2019, 62(8): 1044.

[99]

Klug M T, Osherov A, Haghighirad A A, Stranks S D, Brown P R, Bai S, Wang J T W, Dang X N, Bulović V, Snaith H J, Belcher A M. Energy Environ. Sci., 2017, 10(1): 236.

[100]

Gong X, Guan L, Pan H P, Sun Q, Zhao X J, Li H, Pan H, Shen Y, Shao Y, Sun L J, Cui Z F, Ding L M, Wang M K. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(50): 1804286.
[101]

Xu W Z, Zheng L Y, Zhang X T, Cao Y, Meng T, Wu D Z, Liu L, Hu W P, Gong X. Adv. Energy Mater., 2018, 8(14): 1703178.
[102]

Zhang J, Chen R J, Wu Y Z, Shang M H, Zeng Z B, Zhang Y, Zhu Y J, Han L Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8(5): 1701981.
[103]

Wang K, Zheng L Y, Zhu T, Yao X, Yi C, Zhang X T, Cao Y, Liu L, Hu W P, Gong X. Nano Energy, 2019, 61: 352.

[104]

Wang Z K, Li M, Yang Y G, Hu Y, Ma H, Gao X Y, Liao L S. Adv. Mater., 2016, 28(31): 6767.

[105]

Wang J T W, Wang Z P, Pathak S, Zhang W, de Quilettes D W, Wisnivesky-Rocca-rivarola F, Huang J, Nayak P K, Patel J B, Mohd Yusof H A, Vaynzof Y, Zhu R, Ramirez I, Zhang J, Ducati C, Grovenor C, Johnston M B, Ginger D S, Nicholas R J, Snaith H J. Energy Environ. Sci., 2016, 9(9): 2892.

[106]

Liu W, Liu N J, Ji S L, Hua H F, Ma Y H, Hu R Y, Zhang J, Chu L, Li X A, Huang W. Nano Micro Lett., 2020, 12(1): 119.

[107]

Wang Z W, Tao J L, Shen J L, Kong W G, Yu Z H, Wang A Y, Fu G S, Yang S P. J. Power Sources, 2021, 488: 229449.
[108]

Bai Y, Dong Q F, Shao Y C, Deng Y H, Wang Q, Shen L, Wang D, Wei W, Huang J S. Nat. Commun., 2016, 7(1): 12806.
[109]

Wu Y Z, Yang X D, Chen W, Yue Y F, Cai M L, Xie F X, Bi E B, Islam A, Han L Y. Nat. Energy, 2016, 1(11): 16148.
[110]

Zhang F, Shi W, Luo J, Pellet N, Yi C, Li X, Zhao X, Dennis T, Li X, Wang S. Adv. Mater., 2017, 29: 1606806.
[111]

Wang R, Xue J, Meng L, Lee J, Yang Y. Joule, 2019, 3: 1464.

[112]

Wang R, Xue J, Wang K, Wang Z, Yang Y. Science, 2019, 366: 1509.

[113]

Chen W, Wang Y F, Pang G T, Koh C W, Djurišić A B, Wu Y H, Tu B, Liu F Z, Chen R, Woo H Y, Guo X G, He Z B. Adv. Funct. Mater., 2019, 29: 1808855.
[114]

Yang S, Dai J, Yu Z H, Shao Y C, Zhou Y, Xiao X, Zeng X C, Huang J S. J. Am. Chem. Soc., 2019, 141(14): 5781.

[115]

Li M G, Yu L S, Zhang Y, Gao H, Li P, Chen R F, Huang W. Sol. RRL, 2020, 4(11): 2000481.
[116]

Song S, Park E Y, Ma B S, Kim D J, Park H H, Kim Y Y, Shin S S, Jeon N J, Kim T S, Seo J. Adv. Energy Mater., 2021, 11(10): 2003382.
[117]

Liu Z Z, Cao F R, Wang M, Wang M, Li L. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(10): 4161.

[118]

Wu X, Zhang L, Xu Z, Olthof S, Ren X D, Liu Y C, Yang D, Gao F, Liu S F. J. Mater. Chem. A, 2020, 8(17): 8313.

[119]

Xiong J, Dai Z J, Zhan S P, Zhang X W, Xue X G, Liu W Z, Zhang Z L, Huang Y, Dai Q L, Zhang J. Nano Energy, 2021, 84: 105882.
[120]

Kang D H, Kim S Y, Lee J W, Park N G. J. Mater. Chem. A, 2021, 9(6): 3441.

[121]

Zhang C C, Wang Z K, Yuan S, Wang R, Li M, Jimoh M F, Liao L S, Yang Y. Adv. Mater., 2019: 1902222.
[122]

Hu X F, Wang H X, Wang M, Zang Z G. Sol. Energy, 2020, 206: 816.

[123]

Peng J, Khan J. Adv. Energy Mater., 2018, 8: 1801208.
[124]

Yoo J J, Wieghold S, Sponseller M C, Chua M R, Bertram S N, Hartono N T P, Tresback J S, Hansen E C, Correa-Baena J P, Bulović V, Buonassisi T, Shin S S, Bawendi M G. Energy Environ. Sci., 2019, 12(7): 2192.

[125]

Li M H, Yeh H H, Chiang Y H, Jeng U S, Su C J, Shiu H W, Hsu Y J, Kosugi N, Ohigashi T, Chen Y A, Shen P S, Chen P, Guo T F. Adv. Mater., 2018, 30(30): 1801401.
[126]

Hu Y H, Schlipf J, Wussler M, Petrus M L, Jaegermann W, Bein T, Müller-Buschbaum P, Docampo P. ACS Nano, 2016, 10(6): 5999.

[127]

Chen P, Bai Y, Wang S C, Lyu M Q, Yun J H, Wang L Z. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(17): 1706923.
[128]

Jiang Q, Zhao Y, Zhang X W, Yang X L, Chen Y, Chu Z M, Ye Q F, Li X X, Yin Z G, You J B. Nat. Photonics, 2019, 13(7): 460.

[129]

Ahmad S, Fu P, Yu S W, Yang Q, Liu X, Wang X C, Wang X L, Guo X, Li C. Joule, 2019, 3(3): 794.

[130]

Chen P, Bai Y, Lyu M Q, Yun J H, Hao M M, Wang L Z. Sol. RRL, 2018, 2(3): 1700186.
[131]

Stolterfoht M, Caprioglio P, Wolff C M, Márquez J A, Nordmann J, Zhang S S, Rothhardt D, Hörmann U, Amir Y, Redinger A, Kegelmann L, Zu F S, Albrecht S, Koch N, Kirchartz T, Saliba M, Unold T, Neher D. Energy Environ. Sci., 2019, 12(9): 2778.

[132]

Chen P, Bai Y, Wang L Z. Small Struct., 2021, 2(1): 2000050.
[133]

Shao Y C, Yuan Y B, Huang J S. Nat. Energy, 2016, 1(1): 15001.
[134]

Younes E M, Gurung A, Bahrami B, El-Maghraby E M, Qiao Q. Carbon, 2021, 180: 226.

[135]

Seo J, Park S, Chan Kim Y, Jeon N J, Noh J H, Yoon S C, Seok S I. Energy Environ. Sci., 2014, 7(8): 2642.

[136]

Ren G H, Han W B, Deng Y Y, Wu W, Li Z W, Guo J X, Bao H C, Liu C Y, Guo W B. J. Mater. Chem. A, 2021, 9(8): 4589.

[137]

Jeon N, Na H, Jung E, Yang T, Seo J. Nat. Energy, 2018, 3: 682.

[138]

Singh T, Öz S, Sasinska A, Frohnhoven R, Mathur S, Miyasaka T. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(14): 1706287.
[139]

Liu C, Yang Y, Ding Y, Xu J, Liu X L, Zhang B, Yao J X, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. ChemSusChem, 2018, 11(7): 1232.

[140]

Peng J, Duong T, Zhou X, Shen H, Wu Y, Mulmudi H, Wan Y, Zhong D, Li J, Tsuzuki T. Adv. Energy Mater., 2017, 7: 1601768.
[141]

Tavakoli M M, Giordano F, Zakeeruddin S M, Grätzel M. Nano Lett., 2018, 18(4): 2428.

[142]

Chavan R D, Yadav P, Tavakoli M M, Prochowicz D, Nimbalkar A, Bhoite S P, Bhosale P N, Hong C K. Sustain. Energy Fuels, 2020, 4(2): 843.
[143]

Zhou Y Q, Wu B S, Lin G H, Xing Z, Li S H, Deng L L, Chen D C, Yun D Q, Xie S Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8(20): 1800399.
[144]

Belisle R A, Jain P, Prasanna R, Leijtens T, McGehee M D. ACS Energy Lett., 2016, 1(3): 556.

[145]

Liang P W, Chueh C C, Williams S T, Jen A K Y. Adv. Energy Mater., 2015, 5(10): 1402321.
[1]
Kojima A, Teshima K, Shirai Y, Miyasaka T. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(17): 6050.
[2]
Kim H S, Lee C R, Im J H, Lee K B, Moehl T, Marchioro A, Moon S J, Humphry-Baker R, Yum J H, Moser J E, Grätzel M, Park N G. Sci. Rep., 2012, 2(1): 591.
[3]
Yoo J J, Seo G, Chua M R, Park T G, Lu Y L, Rotermund F, Kim Y K, Moon C S, Jeon N J, Correa-Baena J P, Bulović V, Shin S S, Bawendi M G, Seo J. Nature, 2021, 590(7847): 587.
[4]
Nishimura T, Toki S, Sugiura H, Nakada K, Yamada A. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 2018, 26(4): 291.
[5]
Dai Z H, Yadavalli S K, Chen M, Abbaspourtamijani A, Qi Y, Padture N P. Science, 2021, 372(6542): 618.
[6]
Green M A, Dunlop E D, Hohl-Ebinger J, Yoshita M, Kopidakis N, Hao X J. Prog. Photovolt.: Res. Appl., 2021, 29: 657.
[7]
Shockley W, Queisser H J. J. Appl. Phys., 1961, 32(3): 510.
[8]
Sutanto A, Caprioglio P, Drigo N, Hofstetter Y, Garcia-Benito I, Queloz V, Neher D, Nazeeruddin M, Stolterfoht M, Vaynzof Y, Grancini G. Chem, 2021, 7: 1903.
[9]
Lin D X, Xu X, Zhang T K, Pang N N, Wang J M, Li H Y, Shi T T, Chen K, Zhou Y, Wang X, Xu J B, Liu P Y, Xie W G. Nano Energy, 2021, 84: 105893.
[10]
Fu W F, Liu H B, Shi X L, Zuo L J, Li X S, Jen A K Y. Adv. Funct. Mater., 2019, 29(25): 1900221.
[11]
Fan J D, Ma Y P, Zhang C L, Liu C, Li W Z, Schropp R E I, Mai Y H. Adv. Energy Mater., 2018, 8(16): 1703421.
[12]
Koh T M, Shanmugam V, Guo X T, Lim S S, Filonik O, Herzig E M, Müller-Buschbaum P, Swamy V, Chien S T, Mhaisalkar S G, Mathews N. J. Mater. Chem. A, 2018, 6(5): 2122.
[13]
Kuo M Y, Spitha N, Hautzinger M P, Hsieh P L, Li J, Pan D X, Zhao Y Z, Chen L J, Huang M H, Jin S, Hsu Y J, Wright J C. J. Am. Chem. Soc., 2021, 143(13): 4969.
[14]
Jeong J, Kim M, Seo J, Lu H Z, Ahlawat P, Mishra A, Yang Y G, Hope M A, Eickemeyer F T, Kim M, Yoon Y J, Choi I W, Darwich B P, Choi S J, Jo Y, Lee J H, Walker B, Zakeeruddin S M, Emsley L, Rothlisberger U, Hagfeldt A, Kim D S, Grätzel M, Kim J Y. Nature, 2021, 592(7854): 381.
[15]
Sarritzu V, Sestu N, Marongiu D, Chang X Q, Masi S, Rizzo A, Colella S, Quochi F, Saba M, Mura A, Bongiovanni G. Sci. Rep., 2017, 7(1): 1900221.
[16]
Tang A L, Song W, Xiao B, Guo J, Min J, Ge Z Y, Zhang J Q, Wei Z X, Zhou E J. Chem. Mater., 2019, 31(11): 3941.
[17]
An N, Cai Y H, Wu H B, Tang A L, Zhang K N, Hao X T, Ma Z F, Guo Q, Ryu H S, Woo H Y, Sun Y M, Zhou E J. Adv. Mater., 2020, 32(39): 2002122.
[18]
Wang B, Li H, Dai Q Q, Zhang M, Zou Z G, Brédas J L, Lin Z Q. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(32): 17664.
[19]
Chen J Z, Park N G. Adv. Mater., 2019, 31(47): 1803019.
[20]
de Wolf S, Holovsky J, Moon S J, Löper P, Niesen B, Ledinsky M, Haug F J, Yum J H, Ballif C. J. Phys. Chem. Lett., 2014, 5(6): 1035.
[21]
Hutter E M, Gélvez-Rueda M C, Osherov A, Bulović V, Grozema F C, Stranks S D, Savenije T J. Nat. Mater., 2017, 16(1): 115.
[22]
Wang T Y, Daiber B, Frost J M, Mann S A, Garnett E C, Walsh A, Ehrler B. Energy Environ. Sci., 2017, 10(2): 509.
[23]
Gao F, Zhao Y, Zhang X W, You J B. Adv. Energy Mater., 2020, 10(13): 1902650.
[24]
Wei Q, Yin J, Bakr O M, Wang Z, Wang C H, Mohammed O F, Li M J, Xing G C. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(19): 10957.
[25]
Tress W, Marinova N, Inganäs O, Nazeeruddin M K, Zakeeruddin S M, Graetzel M. Adv. Energy Mater., 2015, 5(3): 1400812.
[26]
Luo D Y, Su R, Zhang W, Gong Q H, Zhu R. Nat. Rev. Mater., 2020, 5(1): 44.
[27]
Ball J M, Petrozza A. Nat. Energy, 2016, 1(11): 1.
[28]
Jones T, Osherov A, Alsari M, Sponseller M, Duck B, Jung Y, Settens C, Niroui F, Brenes R, Stan C. Energy Environ. Sci., 2019, 12: 596.
[29]
Yang X Y, Ni Y, Zhang Y Z, Wang Y J, Yang W Q, Luo D Y, Tu Y G, Gong Q H, Yu H F, Zhu R. ACS Energy Lett., 2021, 6(7): 2404.
[30]
Moia D, Maier J. ACS Energy Lett., 2021, 6 (4): 1566.
[31]
Yin W J, Shi T T, Yan Y F. Adv. Mater., 2014, 26(27): 4653.
[32]
Wu N, Wu Y, Shen H, Walter D, Duong T, Grant D, Barugkin C, Fu X, Peng J, Mulmudi H. Energy Technol., 2017, 5: 1827.
[33]
Shao Y C, Xiao Z G, Bi C, Yuan Y B, Huang J S. Nat. Commun., 2014, 5(1): 5784.
[34]
Luo D Y, Li X Y, Dumont A, Yu H Y, Lu Z H. Adv. Mater., 2021, 33(30): 2006004.
[35]
Wang Z Y, Zhu X J, Feng J S, Wang C Y, Zhang C, Ren X D, Priya S, Liu S F, Yang D. Adv. Sci., 2021, 8(13): 2002860.
[36]
Wolff C M, Zu F S, Paulke A, Toro L P, Koch N, Neher D. Adv. Mater., 2017, 29(28): 1700159.
[37]
Wolff C M, Caprioglio P, Stolterfoht M, Neher D. Adv. Mater., 2019, 31(52): 1902762.
[38]
Pazos-Outón L M, Xiao T P, Yablonovitch E. J. Phys. Chem. Lett., 2018, 9(7): 1703.
[39]
Dequilettes D, Vorpahl S, Stranks S, Nagaoka H, Ginger D. Science, 2015, 348: 683.
[40]
Leijtens T, Eperon G E, Barker A J, Grancini G, Zhang W, Ball J M, Kandada A R S, Snaith H J, Petrozza A. Energy Environ. Sci., 2016, 9(11): 3472.
[41]
Srimath Kandada A R, Neutzner S, D’Innocenzo V, Tassone F, Gandini M, Akkerman Q A, Prato M, Manna L, Petrozza A, Lanzani G. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(41): 13604.
[42]
Cava R J, Santoro A, Johnson D W, Rhodes W W. Phys. Rev. B, 1987, 35(13): 6716.
[43]
Wright A D, Milot R L, Eperon G E, Snaith H J, Johnston M B, Herz L M. Adv. Funct. Mater., 2017, 27(29): 1700860.
[44]
Rosen M D, Hagelstein P L, Matthews D L, Campbell E M, Hazi A U, Whitten B L, MacGowan B, Turner R E, Lee R W, Charatis G, Busch G E, Shepard C L, Rockett P D, Johnson R R. Phys. Rev. Lett., 1985, 54(8): 853.
[45]
Guo Z, Wu X X, Zhu T, Zhu X Y, Huang L B. ACS Nano, 2016, 10(11): 9992.
[46]
Motta C, Sanvito S. J. Phys. Chem. C, 2018, 122(2): 1361.
[47]
Zhang F, Lu H P, Larson B W, Xiao C X, Dunfield S P, Reid O G, Chen X H, Yang M J, Berry J J, Beard M C, Zhu K. Chem, 2021, 7(3): 774.
[48]
An Q Z, Paulus F, Becker-Koch D, Cho C, Sun Q, Weu A, Bitton S, Tessler N, Vaynzof Y. Matter, 2021, 4(5): 1683.
[49]
Wang M, Cao F R, Deng K M, Li L. Nano Energy, 2019, 63: 103867.
[50]
Zuo C T, Ding L M. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(20): 11242.
[51]
Zhao Y P, Zhu P C, Wang M H, Huang S, Zhao Z P, Tan S, Han T H, Lee J W, Huang T Y, Wang R, Xue J J, Meng D, Huang Y, Marian J, Zhu J, Yang Y. Adv. Mater., 2020, 32(17): 1907769.
[52]
Lee J W, Dai Z H, Lee C, Lee H M, Han T H, de Marco N, Lin O, Choi C S, Dunn B, Koh J, di Carlo D, Ko J H, Maynard H D, Yang Y. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(20): 6317.
[53]
Li L, Chen Y, Fan R, Wang X, Zhou H. Adv. Mater., 2016, 28: 9862.
[54]
Xu C Y, Liu Z H, Lee E C. J. Mater. Chem. C, 2020, 8(44): 15860.
[55]
Hui W, Chao L F, Lu H, Xia F, Wei Q, Su Z H, Niu T T, Tao L, Du B, Li D L, Wang Y, Dong H, Zuo S W, Li B X, Shi W, Ran X Q, Li P, Zhang H, Wu Z B, Ran C X, Song L, Xing G C, Gao X Y, Zhang J, Xia Y D, Chen Y H, Huang W. Science, 2021, 371(6536): 1359.
[56]
Wang X J, Ran X Q, Liu X T, Gu H, Zuo S W, Hui W, Lu H, Sun B, Gao X Y, Zhang J, Xia Y D, Chen Y H, Huang W. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(32): 13354.
[57]
Haque M A, Troughton J, Baran D. Adv. Energy Mater., 2020, 10(13): 1902762.
[58]
Abdi-Jalebi M, Andaji-Garmaroudi Z, Pearson A, Divitini G, Stranks S. ACS Energy Lett., 2018, 3: 9862.
[59]
Saliba M, Matsui T, Domanski K, Seo J Y, Ummadisingu A, Zakeeruddin S M, Correa-Baena J P, Tress W R, Abate A, Hagfeldt A, Grätzel M. Science, 2016, 354(6309): 206.
[60]
Zhang M M, Zhou W R, Hu W P, Li B R, Qiao Q Q, Yang S F. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12(11): 12696.
[61]
Cao H Q, Dong Z, Qiu Y, Li J Z, Wang Y J, Li Z Y, Yang L Y, Yin S G. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12(37): 41303.
[62]
Kim M, Kim G, Lee T, Choi I, Kim D. Joule, 2019, 3: 2179.
[63]
Qin C J, Matsushima T, Fujihara T, Adachi C. Adv. Mater., 2017, 29(4): 1603808.
[64]
Li H, Wu G, Li W, Zhang Y, Liu S. Adv. Sci., 2019, 6: 1901241.
[65]
Yang Y, Peng H R, Liu C, Arain Z, Ding Y, Ma S, Liu X L, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. J. Mater. Chem. A, 2019, 7(11): 6450.
[66]
Zhu W, Kang L, Yu T, Lv B, Zou Z. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9: 6104.
[67]
Wang Y, Li J W, Li Q, Zhu W D, Yu T, Chen X Y, Yin L A, Zhou Y, Wang X Y, Zou Z G. Chem. Commun., 2017, 53(36): 5032.
[68]
Cao X B, Zhi L L, Li Y H, Cui X, Ci L J, Ding K X, Wei J Q. RSC Adv., 2017, 7(77): 49144.
[69]
Cao X B, Zhi L L, Li Y H, Fang F, Cui X, Ci L J, Ding K X, Wei J Q. ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1(2): 868.
[70]
Zhi L L, Li Y Q, Cao X B, Li Y H, Cui X, Ci L J, Wei J Q. J. Energy Chem., 2019, 30: 78.
[71]
Wang T, Lian G, Huang L P, Zhu F, Cui D L, Wang Q L, Meng Q B, Jiang H H, Zhou G J, Wong C P. Nano Energy, 2019, 64: 103914.
[72]
Fu X W, Dong N, Lian G, Lv S, Zhao T, Wang Q L, Cui D L, Wong C P. Nano Lett., 2018, 18(2): 1213.
[73]
Fan H C, Li F Z, Wang P C, Gu Z K, Huang J H, Jiang K J, Guan B, Yang L M, Zhou X Q, Song Y L. Nat. Commun., 2020, 11(1): 5402.
[74]
Zhou Z M, Wang Z W, Zhou Y Y, Pang S P, Wang D, Xu H X, Liu Z H, Padture N P, Cui G L. Angew. Chem., 2015, 127(33): 9841.
[75]
Dong Q F, Fang Y J, Shao Y C, Mulligan P, Qiu J, Cao L, Huang J S. Science, 2015, 347(6225): 967.
[76]
Liu Y, Dong Q F, Fang Y J, Lin Y Z, Deng Y H, Huang J S. Adv. Funct. Mater., 2019, 29(47): 1807707.
[77]
Gao J, Liang Q B, Li G H, Ji T, Liu Y C, Fan M M, Hao Y Y, Liu S F, Wu Y C, Cui Y X. J. Mater. Chem. C, 2019, 7(27): 8357.
[78]
Gong J D, Yu H Y, Zhou X, Wei H H, Ma M X, Han H, Zhang S, Ni Y, Li Y L, Xu W T. Adv. Funct. Mater., 2020, 30(46): 2005413.
[79]
Gong X W, Huang Z R, Sabatini R, Tan C S, Bappi G, Walters G, Proppe A, Saidaminov M I, Voznyy O, Kelley S O, Sargent E H. Nat. Commun., 2019, 10(1): 1591.
[80]
Liu Y C, Zhang Y X, Yang Z, Yang D, Ren X D, Pang L Q, Liu S F. Adv. Mater., 2016, 28(41): 9203.
[81]
Chen Z L, Dong Q F, Liu Y, Bao C X, Fang Y J, Lin Y, Tang S, Wang Q, Xiao X, Bai Y, Deng Y H, Huang J S. Nat. Commun., 2017, 8(1): 1890.
[82]
Chen Z L, Turedi B, Alsalloum A Y, Yang C, Zheng X P, Gereige I, AlSaggaf A, Mohammed O F, Bakr O M. ACS Energy Lett., 2019, 4(6): 1258.
[83]
Alsalloum A Y, Turedi B, Zheng X P, Mitra S, Zhumekenov A A, Lee K J, Maity P, Gereige I, AlSaggaf A, Roqan I S, Mohammed O F, Bakr O M. ACS Energy Lett., 2020, 5(2): 657.
[84]
Yue H L, Sung H H, Chen F C. Adv. Electron. Mater., 2018, 4(7): 1700655.
[85]
Park J S, Walsh A. Annu. Rev. Condens. Matter Phys., 2021, 12(1): 95.
[86]
Ochoa-Martinez E, Ochoa M, Ortuso R D, Ferdowsi P, Carron R, Tiwari A N, Steiner U, Saliba M. ACS Energy Lett., 2021, 6(7): 2626.
[87]
Wang J T, Jin G Y, Zhen Q Z, He C Y, Duan Y. Adv. Mater. Interfaces, 2021, 8(9): 2002078.
[88]
Shi B, Xin Y, Hou F, Sheng G, Li Y, Wei C, Yi D, Li Y, Ying Z, Zhang X. J. Phys. Chem. C, 2018, 122: 21269.
[89]
Hoque M N F, He R, Warzywoda J, Fan Z Y. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(36): 30322.
[90]
Chen Q, Zhou H P, Song T B, Luo S, Hong Z R, Duan H S, Dou L T, Liu Y S, Yang Y. Nano Lett., 2014, 14(7): 4158.
[91]
Emrul K, Hossain C, Kiyoto M, Ryuji K, Said K, Jae-Joon L, Takeshi N, Ashraful I. ACS Energy Lett., 2018, 3: 1584.
[92]
Jacobsson T J, Correa-Baena J P, Halvani Anaraki E, Philippe B, Stranks S D, Bouduban M E F, Tress W, Schenk K, Teuscher J, Moser J E, Rensmo H, Hagfeldt A. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138(32): 10331.
[93]
He Y T, Wang W H, Qi L M. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(45): 38985.
[94]
Son D Y, Lee J W, Choi Y J, Jang I H, Lee S, Yoo P J, Shin H, Ahn N, Choi M, Kim D, Park N G. Nat. Energy, 2016, 1(7): 16081.
[95]
Hawash Z, Raga S R, Son D Y, Ono L K, Park N G, Qi Y B. J. Phys. Chem. Lett., 2017, 8(17): 3947.
[96]
Zhang Y, Zhang C C, Gao C H, Li M, Ma X J, Wang Z K, Liao L S. Sol. RRL, 2019, 3(2): 1604153.
[97]
Zhao W G, Yao Z, Yu F Y, Yang D, Liu S F. Adv. Sci., 2018, 5(2): 1700131.
[98]
Lu J J, Chen S C, Zheng Q D. Sci. China Chem., 2019, 62(8): 1044.
[99]
Klug M T, Osherov A, Haghighirad A A, Stranks S D, Brown P R, Bai S, Wang J T W, Dang X N, Bulović V, Snaith H J, Belcher A M. Energy Environ. Sci., 2017, 10(1): 236.
[100]
Gong X, Guan L, Pan H P, Sun Q, Zhao X J, Li H, Pan H, Shen Y, Shao Y, Sun L J, Cui Z F, Ding L M, Wang M K. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(50): 1804286.
[101]
Xu W Z, Zheng L Y, Zhang X T, Cao Y, Meng T, Wu D Z, Liu L, Hu W P, Gong X. Adv. Energy Mater., 2018, 8(14): 1703178.
[102]
Zhang J, Chen R J, Wu Y Z, Shang M H, Zeng Z B, Zhang Y, Zhu Y J, Han L Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8(5): 1701981.
[103]
Wang K, Zheng L Y, Zhu T, Yao X, Yi C, Zhang X T, Cao Y, Liu L, Hu W P, Gong X. Nano Energy, 2019, 61: 352.
[104]
Wang Z K, Li M, Yang Y G, Hu Y, Ma H, Gao X Y, Liao L S. Adv. Mater., 2016, 28(31): 6767.
[105]
Wang J T W, Wang Z P, Pathak S, Zhang W, de Quilettes D W, Wisnivesky-Rocca-rivarola F, Huang J, Nayak P K, Patel J B, Mohd Yusof H A, Vaynzof Y, Zhu R, Ramirez I, Zhang J, Ducati C, Grovenor C, Johnston M B, Ginger D S, Nicholas R J, Snaith H J. Energy Environ. Sci., 2016, 9(9): 2892.
[106]
Liu W, Liu N J, Ji S L, Hua H F, Ma Y H, Hu R Y, Zhang J, Chu L, Li X A, Huang W. Nano Micro Lett., 2020, 12(1): 119.
[107]
Wang Z W, Tao J L, Shen J L, Kong W G, Yu Z H, Wang A Y, Fu G S, Yang S P. J. Power Sources, 2021, 488: 229449.
[108]
Bai Y, Dong Q F, Shao Y C, Deng Y H, Wang Q, Shen L, Wang D, Wei W, Huang J S. Nat. Commun., 2016, 7(1): 12806.
[109]
Wu Y Z, Yang X D, Chen W, Yue Y F, Cai M L, Xie F X, Bi E B, Islam A, Han L Y. Nat. Energy, 2016, 1(11): 16148.
[110]
Zhang F, Shi W, Luo J, Pellet N, Yi C, Li X, Zhao X, Dennis T, Li X, Wang S. Adv. Mater., 2017, 29: 1606806.
[111]
Wang R, Xue J, Meng L, Lee J, Yang Y. Joule, 2019, 3: 1464.
[112]
Wang R, Xue J, Wang K, Wang Z, Yang Y. Science, 2019, 366: 1509.
[113]
Chen W, Wang Y F, Pang G T, Koh C W, Djurišić A B, Wu Y H, Tu B, Liu F Z, Chen R, Woo H Y, Guo X G, He Z B. Adv. Funct. Mater., 2019, 29: 1808855.
[114]
Yang S, Dai J, Yu Z H, Shao Y C, Zhou Y, Xiao X, Zeng X C, Huang J S. J. Am. Chem. Soc., 2019, 141(14): 5781.
[115]
Li M G, Yu L S, Zhang Y, Gao H, Li P, Chen R F, Huang W. Sol. RRL, 2020, 4(11): 2000481.
[116]
Song S, Park E Y, Ma B S, Kim D J, Park H H, Kim Y Y, Shin S S, Jeon N J, Kim T S, Seo J. Adv. Energy Mater., 2021, 11(10): 2003382.
[117]
Liu Z Z, Cao F R, Wang M, Wang M, Li L. Angew. Chem. Int. Ed., 2020, 59(10): 4161.
[118]
Wu X, Zhang L, Xu Z, Olthof S, Ren X D, Liu Y C, Yang D, Gao F, Liu S F. J. Mater. Chem. A, 2020, 8(17): 8313.
[119]
Xiong J, Dai Z J, Zhan S P, Zhang X W, Xue X G, Liu W Z, Zhang Z L, Huang Y, Dai Q L, Zhang J. Nano Energy, 2021, 84: 105882.
[120]
Kang D H, Kim S Y, Lee J W, Park N G. J. Mater. Chem. A, 2021, 9(6): 3441.
[121]
Zhang C C, Wang Z K, Yuan S, Wang R, Li M, Jimoh M F, Liao L S, Yang Y. Adv. Mater., 2019: 1902222.
[122]
Hu X F, Wang H X, Wang M, Zang Z G. Sol. Energy, 2020, 206: 816.
[123]
Peng J, Khan J. Adv. Energy Mater., 2018, 8: 1801208.
[124]
Yoo J J, Wieghold S, Sponseller M C, Chua M R, Bertram S N, Hartono N T P, Tresback J S, Hansen E C, Correa-Baena J P, Bulović V, Buonassisi T, Shin S S, Bawendi M G. Energy Environ. Sci., 2019, 12(7): 2192.
[125]
Li M H, Yeh H H, Chiang Y H, Jeng U S, Su C J, Shiu H W, Hsu Y J, Kosugi N, Ohigashi T, Chen Y A, Shen P S, Chen P, Guo T F. Adv. Mater., 2018, 30(30): 1801401.
[126]
Hu Y H, Schlipf J, Wussler M, Petrus M L, Jaegermann W, Bein T, Müller-Buschbaum P, Docampo P. ACS Nano, 2016, 10(6): 5999.
[127]
Chen P, Bai Y, Wang S C, Lyu M Q, Yun J H, Wang L Z. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(17): 1706923.
[128]
Jiang Q, Zhao Y, Zhang X W, Yang X L, Chen Y, Chu Z M, Ye Q F, Li X X, Yin Z G, You J B. Nat. Photonics, 2019, 13(7): 460.
[129]
Ahmad S, Fu P, Yu S W, Yang Q, Liu X, Wang X C, Wang X L, Guo X, Li C. Joule, 2019, 3(3): 794.
[130]
Chen P, Bai Y, Lyu M Q, Yun J H, Hao M M, Wang L Z. Sol. RRL, 2018, 2(3): 1700186.
[131]
Stolterfoht M, Caprioglio P, Wolff C M, Márquez J A, Nordmann J, Zhang S S, Rothhardt D, Hörmann U, Amir Y, Redinger A, Kegelmann L, Zu F S, Albrecht S, Koch N, Kirchartz T, Saliba M, Unold T, Neher D. Energy Environ. Sci., 2019, 12(9): 2778.
[132]
Chen P, Bai Y, Wang L Z. Small Struct., 2021, 2(1): 2000050.
[133]
Shao Y C, Yuan Y B, Huang J S. Nat. Energy, 2016, 1(1): 15001.
[134]
Younes E M, Gurung A, Bahrami B, El-Maghraby E M, Qiao Q. Carbon, 2021, 180: 226.
[135]
Seo J, Park S, Chan Kim Y, Jeon N J, Noh J H, Yoon S C, Seok S I. Energy Environ. Sci., 2014, 7(8): 2642.
[136]
Ren G H, Han W B, Deng Y Y, Wu W, Li Z W, Guo J X, Bao H C, Liu C Y, Guo W B. J. Mater. Chem. A, 2021, 9(8): 4589.
[137]
Jeon N, Na H, Jung E, Yang T, Seo J. Nat. Energy, 2018, 3: 682.
[138]
Singh T, Öz S, Sasinska A, Frohnhoven R, Mathur S, Miyasaka T. Adv. Funct. Mater., 2018, 28(14): 1706287.
[139]
Liu C, Yang Y, Ding Y, Xu J, Liu X L, Zhang B, Yao J X, Hayat T, Alsaedi A, Dai S Y. ChemSusChem, 2018, 11(7): 1232.
[140]
Peng J, Duong T, Zhou X, Shen H, Wu Y, Mulmudi H, Wan Y, Zhong D, Li J, Tsuzuki T. Adv. Energy Mater., 2017, 7: 1601768.
[141]
Tavakoli M M, Giordano F, Zakeeruddin S M, Grätzel M. Nano Lett., 2018, 18(4): 2428.
[142]
Chavan R D, Yadav P, Tavakoli M M, Prochowicz D, Nimbalkar A, Bhoite S P, Bhosale P N, Hong C K. Sustain. Energy Fuels, 2020, 4(2): 843.
[143]
Zhou Y Q, Wu B S, Lin G H, Xing Z, Li S H, Deng L L, Chen D C, Yun D Q, Xie S Y. Adv. Energy Mater., 2018, 8(20): 1800399.
[144]
Belisle R A, Jain P, Prasanna R, Leijtens T, McGehee M D. ACS Energy Lett., 2016, 1(3): 556.
[145]
Liang P W, Chueh C C, Williams S T, Jen A K Y. Adv. Energy Mater., 2015, 5(10): 1402321.

基金资助

国家自然科学基金项目(61704089)

中国博士后科学基金面上资助(2019M661899)

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