Abstract Wide‐bandgap perovskite solar cells (PSCs) toward tandem photovoltaic applications are confronted with the challenge of device thermal stability, which motivates to figure out a thorough cognition of wide‐bandgap PSCs under thermal stress, using in situ atomic‐resolved transmission electron microscopy (TEM) tools combing with photovoltaic performance characterizations of these devices. The in situ dynamic process of morphology‐dependent defects formation at initial thermal stage and their proliferations in perovskites as the temperature increased are captured. Meanwhile, considerable iodine enables to diffuse into the hole‐transport‐layer along the damaged perovskite surface, which significantly degrade device performance and stability. With more intense thermal treatment, atomistic phase transition reveals the perovskite transform to PbI 2 along the topo‐coherent interface of PbI 2 /perovskite. In conjunction with density functional theory calculations, a mutual inducement mechanism of perovskite surface damage and iodide diffusion is proposed to account for the structure‐property nexus of wide‐bandgap PSCs under thermal stress. The entire interpretation also guided to develop a thermal‐stable monolithic perovskite/silicon tandem solar cell.

The interfacial molecular dipole enhances the photovoltaic performance of perovskite solar cells (PSCs) by facilitating improved charge extraction. However, conventional self-assembled monolayers (SAMs) face challenges like inadequate interface coverage and weak dipole interactions. Herein, we develop a strategy using a self-assembled ferroelectric layer to modify the interfacial properties of PSCs. Specifically, we employ 1-adamantanamine hydroiodide (ADAI) to establish robust chemical interactions and create a dipole layer over the perovskite. The oriented molecular packing and spontaneous polarity of ferroelectric ADAI generate a substantial interfacial dipole, adjusting band bending at the anode, reducing band misalignment, and suppressing charge recombination. Consequently, our formamidinium lead iodide-based conventional PSC achieves efficiencies of 25.13% (0.06 cm2) and 23.5% (1.00 cm2) while exhibiting enhanced stability. Notably, we demonstrate an impressive efficiency of 25.59% (certified at 25.36%) in a 0.06 cm2 area for the inverted champion device, showcasing the promise of ferroelectric SAMs for PSCs performance enhancement. The conventional approach with applying self-assembled monolayer suffers from limited interface coverage and weaker dipole interactions. Here, authors employ ferroelectric molecule to construct a dipole layer, achieving certified efficiency of 25.36% for inverted perovskite solar cells.

The instability of hybrid wide-bandgap (WBG) perovskite materials (with bandgap larger than 1.68 eV) still stands out as a major constraint for the commercialization of perovskite/silicon tandem photovoltaics, yet its correlation with the facet properties of WBG perovskites has not been revealed. Herein, we combine experiments and theoretical calculations to comprehensively understand the facet-dependent instability of WBG perovskites. We find that the (111) facet, which owned higher ion-migration activation energy and lower diffusion constant, endured instability better than the (100) facet in multi-component 1.68 eV perovskites under electron beam or light irradiations, where excess charge carriers facilitate halide migrations and thereafter phase segregations. By introducing trioctylphosphine oxide into the WBG perovskite, a strong oriented growth of the (111) facet for the WBG perovskite film was realized which exhibited enhanced operational stability against light illumination. The fabricated one square centimeter area perovskite/silicon tandems with n-i-p and p-i-n configurations deliver efficiencies of 28.03 % and 30.78 % (certified 30.26 %), respectively, with both configurations exhibiting excellent operational stability at the maximum power point (MPP) with T95 > 1000 h. The correlation between the instability and facet properties of wide-bandgap perovskites has not been revealed. Here, the authors introduce trioctylphosphine oxide for strong oriented growth of (111) facet in films and achieve certified efficiency of 30.26% for perovskite/silicon tandem solar cells.