Abstract Surface manipulation of quantum dots (QDs) has been extensively reported to be crucial to their performance when applied into optoelectronic devices, especially for photovoltaic devices. In this work, an efficient surface passivation method for emerging CsPbI 3 perovskite QDs using a variety of inorganic cesium salts (cesium acetate (CsAc), cesium idodide (CsI), cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ), and cesium nitrate (CsNO 3 )) is reported. The Cs‐salts post‐treatment can not only fill the vacancy at the CsPbI 3 perovskite surface but also improve electron coupling between CsPbI 3 QDs. As a result, the free carrier lifetime, diffusion length, and mobility of QD film are simultaneously improved, which are beneficial for fabricating high‐quality conductive QD films for efficient solar cell devices. After optimizing the post‐treatment process, the short‐circuit current density and fill factor are significantly enhanced, delivering an impressive efficiency of 14.10% for CsPbI 3 QD solar cells. In addition, the Cs‐salt‐treated CsPbI 3 QD devices exhibit improved stability against moisture due to the improved surface environment of these QDs. These findings will provide insight into the design of high‐performance and low‐trap‐states perovskite QD films with desirable optoelectronic properties.

We developed lead halide perovskite quantum dot (QD) solar cells with a combinational absorbing layer based on stacked α-CsPbI3 and FAPbI3. α-CsPbI3 QDs, with a relatively wide bandgap of 1.75 eV, are not ideal for single-junction solar cells. We show that the absorption can be broadened by the introduction of another QD layer with a narrower bandgap like FAPbI3. The α-CsPbI3/FAPbI3 structure together with thermal annealing can improve the electrical coupling in the FAPbI3 layer and induce A-site cation exchange to develop a graded heterojunction for more efficient charge extraction. A highest power conversion efficiency of 15.6% and improved ambient stability have been achieved for the bilayer structured solar cells. More interestingly, the perovskite QDs provided a facile way to fabricate multiple layers and quantum junctions for optoelectronic applications via layer-by-layer deposition, which cannot be realized in solution-processed perovskite thin-film devices.

Abstract The interfacial management in perovskite solar cells (PSCs), including mitigating the carrier transport barrier and suppressing non‐radiative recombination, still remains a significant challenge for efficiency and stability enhancement. Herein, by screening a family of fluorine (F) terminated dual‐site organic dipole molecules, the study aims to gain insight into the molecular dipole array toward tunable interfacial field. Both experimental and theoretical results reveal that these functional interfacial dipole molecules can effectively anchor on perovskite surface through Lewis acid‐base interaction. In addition, the tailored side‐chain with terminated F atoms allows for altering and constructing a well matched perovskite/Spiro‐OMeTAD interfacial contact. As a result, the inserting dual‐site organic dipole array effectively modulates the interface to deliver a gradient energy level alignment, facilitating carrier extraction and transport. The optimal dual‐site dipole trifluoro‐methanesulfonamide mediated N‐i‐P PSCs achieve the highest efficiency of 25.47%, together with enhanced operational stability under 1000 h of the simulated 1‐sun illumination exposure. These findings are believed to provide insight into the design of dual‐site molecular dipole with sufficient interfacial tunability for perovskite‐based optoelectronic devices.