Halide perovskite quantum dots (QDs), primarily regarded as optoelectronic materials for LED and photovoltaic devices, have not been applied for photochemical conversion (e.g., water splitting or CO2 reduction) applications because of their insufficient stability in the presence of moisture or polar solvents. Herein, we report the use of CsPbBr3 QDs as novel photocatalysts to convert CO2 into solar fuels in nonaqueous media. Under AM 1.5G simulated illumination, the CsPbBr3 QDs steadily generated and injected electrons into CO2, catalyzing CO2 reduction at a rate of 23.7 μmol/g h with a selectivity over 99.3%. Additionally, through the construction of a CsPbBr3 QD/graphene oxide (CsPbBr3 QD/GO) composite, the rate of electron consumption increased 25.5% because of improved electron extraction and transport. This study is anticipated to provide new opportunities to utilize halide perovskite QD materials in photocatalytic applications.

Low-dimensional luminescent lead halide perovskites have attracted tremendous attention for their fascinating optoelectronic properties, while the toxicity of lead is still considered a drawback. Herein, we report a novel lead-free zero-dimensional (0D) indium-based perovskite (Cs2 InBr5 ⋅H2 O) single crystal that is red-luminescent with a high photoluminescence quantum yield (PLQY) of 33 %. Experimental and computational studies reveal that the strong PL emission might originate from self-trapping excitons (STEs) that result from an excited-state structural deformation. More importantly, the in situ transformation between hydrated Cs2 InBr5 ⋅H2 O and the dehydrated form is accompanied with a switchable dual emission, which enables it to act as a PL water-sensor in humidity detection or the detection of traces of water in organic solvents.

Heterojunction engineering has played an indispensable role in the exploitation of innovative artificial materials with exceptional properties and has consequently triggered a new revolution in achieving high-performance optoelectronic devices. Herein, an intriguing halide perovskite (PVK) and metal dichalcogenide (MD) heterojunction, i.e., a lead-free Cs2SnI6 perovskite nanocrystal/SnS2 nanosheet hybrid, was fabricated in situ for the first time. Comprehensive investigations with experimental characterizations and theoretical calculations demonstrate that cosharing of the Sn atom enables intimate contact in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid together with a type II band alignment structure. Additionally, ultrafast carrier separation between SnS2 and Cs2SnI6 has been observed in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid by transient absorption measurements, which efficiently prolongs the lifetime of the photogenerated electrons in SnS2 (from 1290 to 3080 ps). The resultant spatial charge separation in the Cs2SnI6/SnS2 hybrid evidenced by Kelvin probe force microscopy (KPFM) significantly boosts the photocatalytic activity toward CO2 reduction and the photoelectrochemical performance, with 5.4-fold and 10.6-fold enhancements compared with unadorned SnS2. This work provides a facile and effective method for the in situ preparation of PVK-MD heterojunctions, which may significantly stimulate the synthesis of various perovskite-based hybrid materials and their further optoelectronic applications.

Photoactive formamidinium lead triiodide (α‐FAPbI3) perovskite has dominated the prevailing high‐performance perovskite solar cells (PSCs), normally for those spin‐coated, conventional n‐i‐p structured devices. Unfortunately, α‐FAPbI3 has not been made full use of its advantages in inverted p‐i‐n structured PSCs fabricated via blade‐coating techniques owing to uncontrollable crystallization kinetics and complicated phase evolution of FAPbI3 perovskites. Herein, a customized crystal surface energy regulation strategy has been innovatively developed by incorporating 0.5 mol% of N‐aminoethylpiperazine hydroiodide (NAPI) additive into α‐FAPbI3 crystal‐derived perovskite ink, which enabled the formation of phase‐pure, highly‐oriented α‐FAPbI3 films. We deciphered the phase transformation mechanisms and crystallization kinetics of blade‐coated α‐FAPbI3 perovskite films via combining a series of in‐situ characterizations. Interestingly, the strong chemical interactions between the NAPI and inorganic Pb‐I framework help to reduce the surface energy of (100) crystal plane by 42%, retard the crystallization rate and lower the formation energy of α‐FAPbI3. The resultant blade‐coated inverted PSCs based on (100)‐oriented α‐FAPbI3 perovskite films realized promising efficiencies up to 24.16% (~26.5% higher than that of the randomly‐oriented counterparts), accompanied by improved operational stability. This result represented one of the best performances reported to date for FAPbI3‐based inverted PSCs fabricated via scalable deposition methods.

Low-dimensional lead halide materials have proved to be intrinsically stable semiconductor materials. However, the development of one-dimensional (1D) perovskites or perovskitoids with both robust water stability and high optoelectronic performance still faces significant challenges. Here, we report a new class of 1D (TzBIPY)Pb2X6 (X = Cl, Br, I) perovskitoids featuring a π-conjugated diamine cation (TzBIPY = 2,5-di(pyridin-4-yl)thiazolo[5,4-d]thiazole). The TzBIPY2+ cation with delocalized electrons directly contributes to the electronic structure and hence reduces the band gap. Especially, the Br-based material exhibits enhanced carrier separation and transport capacity, benefiting from the improved electronic conjugation together with a type II intramolecular heterojunction between conjugated organic cations and Pb–X octahedra. The (TzBIPY)Pb2Br6 photodetector exhibits an impressive photocurrent on/off ratio of 8.1×105, which is much superior to the previous three-dimensional (3D) perovskite benchmark. Additionally, the π-conjugated cations serve as dense protective shields for vulnerable Pb–X inorganic lattice against being attacked by water, thus demonstrating exceptional stability even immersed in water for over 3000 h.