An efficient electron transport layer (ETL) plays a key role in promoting carrier separation and electron extraction in planar perovskite solar cells (PSCs). An effective composite ETL is fabricated using carboxylic-acid- and hydroxyl-rich red-carbon quantum dots (RCQs) to dope low-temperature solution-processed SnO2 , which dramatically increases its electron mobility by ≈20 times from 9.32 × 10-4 to 1.73 × 10-2 cm2 V-1 s-1 . The mobility achieved is one of the highest reported electron mobilities for modified SnO2 . Fabricated planar PSCs based on this novel SnO2 ETL demonstrate an outstanding improvement in efficiency from 19.15% for PSCs without RCQs up to 22.77% and have enhanced long-term stability against humidity, preserving over 95% of the initial efficiency after 1000 h under 40-60% humidity at 25 °C. These significant achievements are solely attributed to the excellent electron mobility of the novel ETL, which is also proven to help the passivation of traps/defects at the ETL/perovskite interface and to promote the formation of highly crystallized perovskite, with an enhanced phase purity and uniformity over a large area. These results demonstrate that inexpensive RCQs are simple but excellent additives for producing efficient ETLs in stable high-performance PSCs as well as other perovskite-based optoelectronics.

2D Ruddlesden–Popper (2DRP) tin (Sn) perovskite solar cells (PSCs) play an irreplaceable role in advancing the commercialization of perovskite-based photovoltaic devices due to their low toxicity and improved stability. However, the efficiency of 2DRP Sn PSCs has not made a breakthrough owing to incompletely oriented crystal growth and poor film morphology, which is limited by a complex and uncontrollable crystallization process. Here, we first introduce the mixed spacer organic cations [n-butylamine (BA) and phenylethylamine (PEA)] in 2DRP Sn perovskite to control the crystallization process. We find that when the BA+ and PEA+ co-work to form [(BA0.5PEA0.5)2FA3Sn4I13] 2DRP perovskites, the intermediate phase impeding the homogeneous and ordered nucleation of the crystal is suppressed effectively, thus enabling a high-quality film morphology and improved crystal orientation. Benefitting from it, the power conversion efficiency (PCE) is improved to 8.82%, which is the highest one among the 2DRP Sn PSCs as far as we known.

The stability issue of Sn-based perovskite solar cells (PSCs) is expected to be resolved by involving a two-dimensional (2D) layered structure. However, Sn-based 2D PSCs, especially Dion–Jacobson (DJ)-phase ones with potentially good stability, have rarely been reported. Herein, superior DJ-phase Sn 2D perovskites with 3-aminobenzylamine (3ABA2+) or 4-aminobenzylamine (4ABA2+) π-conjugated short-chain ligands are reported to fabricate efficient 2D lead-free PSCs. Notably, the high dipole moment of the 3ABAI2 organic spacer is approved to possess faster charge transfer for forming (3ABA)FA4Sn5I16 2D perovskite with an extremely low exciton binding energy (only 84 meV). In combination with a diacetate partial substitution and methylamine iodide/bromide (MAI/MABr) post-treatment strategy to delay crystallization and improve compactness and coverage of the perovskite film, a record power conversion efficiency (PCE) of 6.81% and stability of 840 h (less than 5% degradation in a N2 atmosphere for unencapsulated devices) are acquired in eventual (3ABA)FA4Sn5I16 2D PSCs, which are among the highest PCE and the longest stability of Sn-based 2D PSCs reported to date. Our work provides a prospective molecule design and film preparation strategy of 2D Sn perovskites toward nontoxic high-performance tin-based PSCs, which pushes the almost stagnant research forward.

Abstract Perovskite solar cells (PSCs) have made significant strides in efficiency, but their long‐term stability remains a challenge. While external encapsulation mitigates extrinsic degradation and lead leakage, it does not fully address performance decline due to ion migration within the perovskite devices. Therefore, an internal encapsulation layer that can selectively transport charge carriers and suppress ion migration across the interface is of great significance for achieving long‐term stability in these devices. Here, polytetrafluoroethylene (PTFE) can serve as an effective internal encapsulation layer between the perovskite film and the electron transport layer in the inverted PSCs is demonstrated. The PTFE layer can selectively transport electrons and suppress ion diffusion, resulting in a higher power conversion efficiency (PCE) of 25.49% compared to 24.74% of the control devices and much better long‐term stability. Even after 1500 h of air exposure, the internal encapsulated perovskite devices can maintain 92.6% of their original PCE, outperforming the control devices at 80.4%. This approach offers a novel solution for addressing ion migration‐induced instability in perovskite devices.

Flexible and transparent optoelectronic technology has shown great application prospects in various fields. Introducing rare earth luminescent centers into inorganic ferroelectric systems can benefit the electrical properties by utilizing the polar nanodomains brought about by rare earth doping and also facilitate the investigation of coupling effect between luminescence modulation and flexoelectric effect. This article studies Pr3+-doped barium titanate all-inorganic flexible transparent heterojunctions and explores the direct modulation of the fluorescence and flexoelectric response through mechanical strain stimulation. We aim to investigate the essential correlation and physical mechanism of strain-flexoelectricity-photoluminescence (force-electric-photon) coupling, providing an important basis for the dynamic balance regulation between radiative and non-radiative transitions. Therefore, this work will significantly promote the development of highly integrated flexible sensing and intelligent optoelectronic devices.

Deep-level traps at the buried interface of perovskite and energy mismatch problems between the perovskite layer and heterogeneous interfaces restrict the development of ideal homogenized films and efficient perovskite solar cells using the one-step spin-coating method. Here, we strategically employed sparingly soluble germanium iodide as a homogenized bulk in-situ reconstruction inducing material preferentially aggregated at the perovskite buried interface with gradient doping, markedly reducing deep-level traps and withstanding local lattice strain, while minimizing non-radiative recombination losses and enhancing the charge carrier lifetime over 9 µs. Furthermore, this gradient doping assisted in modifying the band diagram at the buried interface into a desirable flattened alignment, substantially mitigating the energy loss of charge carriers within perovskite films and improving the carrier extraction equilibrium. As a result, the optimized device achieved a champion power conversion efficiency of 25.24% with a fill factor of up to 84.65%, and the unencapsulated device also demonstrated excellent light stability and humidity stability. This work provides a straightforward and reliable homogenization strategy of perovskite components for obtaining efficient and stable perovskite solar cells.

Black holes, created by the collapse of massive stars, are one of the most mysterious phenomena in astrophysics. Understanding their formation and behavior is crucial to understanding the evolution and structure of the universe. However, significant gaps remain in the understanding of their origins and characteristics. This study delves into the complexities of black hole formation, dynamics, and classification, aiming to unravel the mysteries surrounding these cosmic entities. This article uses a combination of the theoretical framework of general relativity and numerical simulation. The study investigated various scenarios for black hole formation, including stellar collapse and mergers. Observational data from telescopes such as Hubble and Webb complement the theoretical analysis. This article provides a comprehensive overview of stellar evolution and the stages leading to the formation of black holes. It discusses the theoretical foundations of black hole physics, including key indicators such as Schwarzschild, Kerr, and Kerr-Newman. In addition, through theoretical analysis and simulation, research has revealed the formation mechanisms of different types of black holes, including stellar-mass black holes, intermediate-mass black holes, and massive black holes. The findings deepen understanding of black hole dynamics while highlighting the limitations of existing theoretical models.