Perovskite-based optoelectronic devices have gained significant attention due to their remarkable performance and low processing cost, particularly for solar cells. However, for perovskite light-emitting diodes (LEDs), non-radiative charge carrier recombination has limited electroluminescence (EL) efficiency. Here we demonstrate perovskite-polymer bulk heterostructure LEDs exhibiting record-high external quantum efficiencies (EQEs) exceeding 20%, and an EL half-life of 46 hours under continuous operation. This performance is achieved with an emissive layer comprising quasi-2D and 3D perovskites and an insulating polymer. Transient optical spectroscopy reveals that photogenerated excitations at the quasi-2D perovskite component migrate to lower-energy sites within 1 ps. The dominant component of the photoluminescence (PL) is primarily bimolecular and is characteristic of the 3D regions. From PL quantum efficiency and transient kinetics of the emissive layer with/without charge-transport contacts, we find non-radiative recombination pathways to be effectively eliminated. Light outcoupling from planar LEDs, as used in OLED displays, generally limits EQE to 20-30%, and we model our reported EL efficiency of over 20% in the forward direction to indicate the internal quantum efficiency (IQE) to be close to 100%. Together with the low drive voltages needed to achieve useful photon fluxes (2-3 V for 0.1-1 mA/cm2), these results establish that perovskite-based LEDs have significant potential for light-emission applications.

Abstract Supported by the density functional theory (DFT) calculations, for the first time, a fluorinated aromatic cation, 2‐(4‐fluorophenyl)ethyl ammonium iodide (FPEAI), is introduced to grow in situ a low dimensional perovskite layer atop 3D perovskite film with excess PbI 2 . The resulted ( p ‐FC 6 H 4 C 2 H 4 NH 3 ) 2 [PbI 4 ] perovskite functions as a protective capping layer to protect the 3D perovskite from moisture. In the meantime, the thin layer facilitates charge transfer at the interfaces, thereby reducing the nonradiative recombination pathways. Laser scanning confocal microscopy unveils visually the distribution of the 2D perovskite layer on top of the 3D perovskite. When employing the 3D–2D perovskite as the absorbing layer in the photovoltaic cells, a high power conversion efficiency of 20.54% is realized. Superior device performance and moisture stability are observed with the modified perovskite over the whole stability test period.

Abstract The presence of non‐radiative recombination at the perovskite surface/interface limits the overall efficiency of perovskite solar cells (PSCs). Surface passivation has been demonstrated as an efficient strategy to suppress such recombination in Si cells. Here, 1‐naphthylmethylamine iodide (NMAI) is judiciously selected to passivate the surface of the perovskite film. In contrast to the popular phenylethylammonium iodide, NMAI post‐treatment primarily leaves NMAI salt on the surface of the perovskite film. The formed NMAI layer not only efficiently decreases the defect‐assisted recombination for chemical passivation, but also retards the charge accumulation of energy level mis‐alignment for vacuum level bending and prevents minority carrier recombination due to the charge‐blocking effect. Consequently, planar PSCs with high efficiency of 21.04% and improved long‐term stability (98.9% of the initial efficiency after 3240 h) are obtained. Moreover, open‐circuit voltage as high as 1.20 V is achieved at the absorption threshold of 1.61 eV, which is among the highest reported values in planar PSCs. This work provides new insights into the passivation mechanisms of organic ammonium salts and suggests future guidelines for developing improved passivation layers.

Abstract The antisolvent‐assisted spin‐coating still lags behind the thermal evaporation method in fabricating perovskite films atop industrially textured silicon wafers in making monolithic perovskite/silicon solar cells (P/S‐TSCs). The inhomogeneity of hole‐selective self‐assembled monolayers (SAMs) often arises from the insufficient bonding between hygroscopic phosphonic acid anchors and metal oxide. To address this, a mixed‐SAM strategy (Mx‐SAM) is proposed to enhance the adsorption energy of SAMs on the ITO surface, facilitate the formation of dense and humidity‐resistant hole‐selective layer (HSL) on substrates, and improve hole transport capabilities. With the aid of the Mx‐SAM strategy, the optimized wide‐bandgap PSCs achieved an impressive power conversion efficiency (PCE) of 22.63% with an exceptionally high fill factor ( FF ) of 86.67% using the 1.68 eV perovskite. Moreover, they exhibited enhanced stability under damp‐heat conditions (ISOS‐D‐3, 85% RH, 85 °C) with a T 90 of 900 h for encapsulated PSCs, representing one of the best performances for wide‐bandgap PSCs. When further extending the Mx‐SAM strategy to making P/S‐TSCs using silicon wafers from industry, a remarkable efficiency of 28.07% is reached while upholding outstanding reproducibility. This strategy holds significant promise for the feasibility of fabricating industrially‐compatible P/S‐TSCs.

Abstract Direct understanding of the formation and crystallization of low‐dimensional (LD) perovskites with varying dimensionalities employing the same bulky cations can offer insights into LD perovskites and their heterostructures with 3D perovskites. In this study, the secondary amine cation of N ‐methyl‐1‐(naphthalen‐1‐yl)methylammonium (M‐NMA + ) and the formation dynamics of its corresponding LD perovskite are investigated. The intermolecular π–π stacking of M‐NMA + and their connection with inorganic PbI 6 octahedrons within the product structures control the formation of LD perovskite. In an N,N‐ dimethylformamide (DMF) precursor solution, both 1D and 2D products can be obtained. Interestingly, due to the strong interaction between M‐NMA + and the DMF solvent, compared to the 1D phase, the formation of 2D perovskites is uniquely dependent on heterogeneous nucleation. Nevertheless, post‐treatment of 3D perovskite films with an isopropanol solution of M‐NMAI leads to the exclusive formation of thermally stable 1D phases on the surface. The resulting 1D/3D heterostructure facilitates perovskite solar cells (PSCs) to not only achieve a record efficiency of 25.51% through 1D perovskite passivation but also significantly enhance the thermal stability of unencapsulated devices at 85 °C. This study deepens the understanding of the formation dynamics of LD perovskites and offers an efficient strategy for fabricating stable and high‐performance PSCs.