Fluorinated Lead‐Chelating Molecules Boost Performance, Stability, and Safety of Hole Transport Layer‐Free Carbon‐Based Perovskite Solar Cells
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Abstract Hole transport layer‐free carbon‐based perovskite solar cells (HTL‐free C‐PSCs) hold promise for low‐cost, stable photovoltaics but suffer from poor interfacial charge extraction, inferior defect passivation, and unresolved environmental risk. Here, we reported a multifunctional interfacial engineering strategy using fluorinated lead‐chelating (FLC) molecules containing sulfonate groups, fluoride atoms, and metal ions. Sulfonate groups coordinated with undercoordinated Pb 2+ ions, fluoride atoms formed hydrogen bonds with organic cations, and K + ions stabilized halide anions, synergistically passivating deep‐level defects and enhancing thermal stability. FLC modification also reduced the perovskite work function (from −4.14 to −4.39 eV), improving energy level alignment and facilitating hole extraction at the perovskite/carbon interface. As a result, the optimized devices achieved a champion power conversion efficiency of 20.7%, among the highest for fully solution‐processed planar HTL‐free C‐PSCs. Unencapsulated devices retained over 93% of initial efficiency after 2000 h in ambient air or after 500 h at 60 °C. Importantly, strong FLC‐Pb 2+ chelation significantly reduced lead leakage from severely damaged devices under acidic aqueous environment (334.7 to 53.7 mg m −2 h −1 ), achieving ∼84% sequestration efficiency. This work presents a unified strategy to enhance efficiency, stability, and environmental safety of simplified perovskite photovoltaics.
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Le contrôle bibliographique ouvert
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- Titre Crossref
- Fluorinated Lead‐Chelating Molecules Boost Performance, Stability, and Safety of Hole Transport Layer‐Free Carbon‐Based Perovskite Solar Cells
- Date Crossref
- 10/10/2025
- Éditeur
- Wiley
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Guangdong University Of Finances and Economics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Guangdong University of Education pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Sun Yat-sen University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Hebei University of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Yangzhou University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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School of Chemistry and Materials Science MOE Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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These authors contributed equally to this work pays non établi dans la noticeInstitution
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MOE Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry Lehn Institute of Functional Materials School of Chemistry Sun Yat‐sen University Guangzhou 510006 P.R. China pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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College of Science pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Guangdong University Of Finances and Economics, Guangdong University of Education et Sun Yat-sen University, avec 8 autres affiliations.
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