De stroomconversie-efficiëntie (PCE) van perovskiet-zonnecellen (PSC's) met één junctie is in slechts tien jaar tijd opmerkelijk gestegen van 3,8% naar 25,2%. Aangezien de snelle ontwikkeling van PCE de limiet van zijn theoretische efficiëntie nadert, het fabriceren van tandem-zonnecellen door subcellen te combineren met verschillende bandgaps biedt een mogelijkheid om verder te gaan dan de Shockley-Queisser-limieten van single-junction zonnecellen.

De tandemapparaten maken gebruik van verschillende delen van de zonnespectra met behulp van subcellen met verschillende bandafstanden om het thermische verlies van door foto gegenereerde dragers te verminderen. Door de afstembare bandgap, hoge absorptiecoëfficiënt en lage fabricagekosten, metaalhalogenideperovskieten zijn veelbelovende kandidaten voor tandemapparaten.

Echter, de efficiëntie van op perovskiet gebaseerde tandemzonnecellen wordt grotendeels beperkt door topcellen met een brede bandgap die doorgaans een grote open-circuitspanning (V _OC ) verlies. De ernstige niet-stralende ladingsrecombinatie op het grensvlak tussen perovskiet en gatentransportlaag (HTL) is een sleutelfactor die leidt tot de grote V _OC verlies.

Onlangs, onderzoeksgroep van Prof. Hairen Tan van Nanjing University heeft de verknoopte organische kleine molecule VNPB gebruikt als de HTL voor perovskietzonnecellen met een brede bandgap. een V _OC een toename van bijna 50 mV werd met succes verkregen voor zonnecellen met een brede bandgap met bandgaps van 1,6 eV, 1,7 eV en 1,8 eV. Vergeleken met het controleapparaat dat PTAA polymere HTL gebruikt, de perovskietfilms die zijn afgezet op VNPB hebben een grotere korrelgrootte en een betere kristalliniteit. VNPB maakt een snellere ladingsextractie mogelijk en vermindert de defectdichtheid op de HTL/perovskiet-interface.

Berekening van de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) laat zien dat het nauwere contact tussen VNPB en perovskiet de energie voor het vormen van defecten verhoogt en de defectdichtheid verlaagt, waardoor de niet-stralingsrecombinatie van dragers effectief wordt verminderd. Eindelijk, de PCE's van perovskiet/perovskiet en perovskiet/silicium tandem zonnecellen die VNPB gebruiken als HTL bereiken 24,9% en 25,4%, respectievelijk.

Dit werk laat zien dat verknoopbare kleine moleculen veelbelovend zijn voor zeer efficiënte en kosteneffectieve perovskiet tandem fotovoltaïsche apparaten.