Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 14/2020

28.05.2020

Fullerene (C60)-modulated surface evolution in CH3NH3PbI3 and its role in controlling the performance of inverted perovskite solar cells

verfasst von: M. S. Patel, Dhirendra K. Chaudhary, Pankaj Kumar, Lokendra Kumar

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 14/2020

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

We report here the effect of fullerene (C60) incorporation on the growth of CH3NH3PbI3 perovskite crystals and the effect on photovoltaic performance of perovskite solar cells (PSCs) prepared in inverse geometry. Incorporation of C60 induced the growth of larger gains and compact thin film of perovskite with reduced defects, which led to its enhanced photovoltaic performance. Apart from that, C60 also participates in transportation and collection of photo-generated electrons. The optimum incorporation of C60 resulted in an impressive improvement in the power conversion efficiency (PCE) of champion PSC from 9.2 to 12.8%. Moreover, the C60-doped PSCs exhibited improved air stability compared to undoped devices. The enhanced PCE in C60-doped PSCs is a result of enhanced optical absorption and separation of photo-generated charge and their transportation in the active layer. Since the size of C60 molecules is of the order of nm, they easily get filled into the perovskite voids and facilitate another percolation path ways for charge carriers to transport and suppress the recombination losses via passivating the recombination centres in perovskite layers. The compact perovskite layer with larger grains led to reduced inter-granular grain boundaries with reduced defects, which restricts the fast diffusion of moisture into active layer and resulted in improved stability in device performance.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 131, 6050–6051 (2009)CrossRef A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 131, 6050–6051 (2009)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat N.J. Jeon, H. Na, E.H. Jung, T.-Y. Yang, Y.G. Lee, G. Kim, H.W. Shin, S. Seok, J. Lee, J. Seo, Nat. Energy 3, 682–689 (2018)CrossRef N.J. Jeon, H. Na, E.H. Jung, T.-Y. Yang, Y.G. Lee, G. Kim, H.W. Shin, S. Seok, J. Lee, J. Seo, Nat. Energy 3, 682–689 (2018)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat C. Ji, C. Liang, H. Zhang, M. Sun, F. Sun, Q. Song, X. Zhang, D. Li, F. You, Z. He, Org. Electron. 63, 276–282 (2018)CrossRef C. Ji, C. Liang, H. Zhang, M. Sun, F. Sun, Q. Song, X. Zhang, D. Li, F. You, Z. He, Org. Electron. 63, 276–282 (2018)CrossRef
6.
Zurück zum Zitat K. Deng, Z. Liu, Y. Xin, L. Li, Adv. Mater. Interfaces 5, 1800499 (2018)CrossRef K. Deng, Z. Liu, Y. Xin, L. Li, Adv. Mater. Interfaces 5, 1800499 (2018)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat H.B. Chen, X.-H. Ding, X. Pan, T. Hayat, A. Alsaedi, Y. Ding, S.-Y. Dai, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 2603–2611 (2018)CrossRef H.B. Chen, X.-H. Ding, X. Pan, T. Hayat, A. Alsaedi, Y. Ding, S.-Y. Dai, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 2603–2611 (2018)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Y. Wu, X. Yang, W. Chen, Y. Yue, M. Cai, F. Xie, E. Bi, A. Islam, L. Han, Nat. Energy 1, 16148 (2016)CrossRef Y. Wu, X. Yang, W. Chen, Y. Yue, M. Cai, F. Xie, E. Bi, A. Islam, L. Han, Nat. Energy 1, 16148 (2016)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat P. Docampo, J.M. Ball, M. Darwich, G.E. Eperon, H.J. Snaith, Nat. Commun. 4, 2761 (2013)CrossRef P. Docampo, J.M. Ball, M. Darwich, G.E. Eperon, H.J. Snaith, Nat. Commun. 4, 2761 (2013)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat M. Feng, S. You, N. Cheng, J. Du, Electrochim. Acta 293, 356–363 (2019)CrossRef M. Feng, S. You, N. Cheng, J. Du, Electrochim. Acta 293, 356–363 (2019)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat C.-H. Chiang, Z.-L. Tseng, C.G. Wu, J. Mater. Chem. A 2, 15897–15903 (2014)CrossRef C.-H. Chiang, Z.-L. Tseng, C.G. Wu, J. Mater. Chem. A 2, 15897–15903 (2014)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Y. Rahaq, M. Moussa, A. Mohammad, H. Wang, A. Hassan, J. Mater. Sci. 29, 16426–16436 (2018) Y. Rahaq, M. Moussa, A. Mohammad, H. Wang, A. Hassan, J. Mater. Sci. 29, 16426–16436 (2018)
14.
Zurück zum Zitat D. Luo, W. Yang, Z. Wang, A. Sadhanala, Q. Hu, R. Su, R. Shivanna, G.F. Trindade, J.F. Watts, Z. Xu, T. Liu, K. Chen, F. Ye, P. Wu, L. Zhao, J. Wu, Y. Tu, Y. Zhang, X. Yang, W. Zhang, R.H. Friend, Q. Gong, H.J. Snaith, R. Zhu, Science 360, 1442–1446 (2018)CrossRef D. Luo, W. Yang, Z. Wang, A. Sadhanala, Q. Hu, R. Su, R. Shivanna, G.F. Trindade, J.F. Watts, Z. Xu, T. Liu, K. Chen, F. Ye, P. Wu, L. Zhao, J. Wu, Y. Tu, Y. Zhang, X. Yang, W. Zhang, R.H. Friend, Q. Gong, H.J. Snaith, R. Zhu, Science 360, 1442–1446 (2018)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat J. Lei, H. Wang, F. Gao, S. Liu, Phys. Status Solidi A 215, 1700959 (2018)CrossRef J. Lei, H. Wang, F. Gao, S. Liu, Phys. Status Solidi A 215, 1700959 (2018)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat D. Gedamu, I.M. Asuo, D. Benetti, M. Basti, I. Ka, S.G. Cloutier, F. Rosei, R. Nechache, Sci. Rep. 8, 12885 (2018)CrossRef D. Gedamu, I.M. Asuo, D. Benetti, M. Basti, I. Ka, S.G. Cloutier, F. Rosei, R. Nechache, Sci. Rep. 8, 12885 (2018)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat D.K. Chaudhary, P. Kumar, L. Kumar, Chem. Phys. Lett. 685, 210–216 (2017)CrossRef D.K. Chaudhary, P. Kumar, L. Kumar, Chem. Phys. Lett. 685, 210–216 (2017)CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat W.S. Yang, J.H. Noh, N.J. Jeon, Y.C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S.I. Seok, Science 348, 1234–1237 (2015)CrossRef W.S. Yang, J.H. Noh, N.J. Jeon, Y.C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S.I. Seok, Science 348, 1234–1237 (2015)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat H.-C. Liao, P. Guo, C.-P. Hsu, M. Lin, B. Wang, L. Zeng, W. Huang, C.M.M. Soe, W.-F. Su, M.J. Bedzyk, M.R. Wasielewski, A. Facchetti, R.P.H. Chang, M.G. Kanatzidis, T.J. Marks, Adv. Energy. Mater. 7, 1601660 (2017)CrossRef H.-C. Liao, P. Guo, C.-P. Hsu, M. Lin, B. Wang, L. Zeng, W. Huang, C.M.M. Soe, W.-F. Su, M.J. Bedzyk, M.R. Wasielewski, A. Facchetti, R.P.H. Chang, M.G. Kanatzidis, T.J. Marks, Adv. Energy. Mater. 7, 1601660 (2017)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat H.J. Snaith, A. Abate, J.M. Ball, G.E. Eperon, T. Leijtens, N.K. Noel, S.D. Stranks, J.T.-W. Wang, K. Wojciechowski, W. Zhang, J. Phys. Chem. Lett. 5, 1511–1515 (2014)CrossRef H.J. Snaith, A. Abate, J.M. Ball, G.E. Eperon, T. Leijtens, N.K. Noel, S.D. Stranks, J.T.-W. Wang, K. Wojciechowski, W. Zhang, J. Phys. Chem. Lett. 5, 1511–1515 (2014)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat X. Li, M. Ibrahim Dar, C. Yi, J. Luo, M. Tschumi, S.M. Zakeeruddin, M.K. Nazeeruddin, H. Han, M. Grätzel, Nat. Chem. 7, 703 (2015)CrossRef X. Li, M. Ibrahim Dar, C. Yi, J. Luo, M. Tschumi, S.M. Zakeeruddin, M.K. Nazeeruddin, H. Han, M. Grätzel, Nat. Chem. 7, 703 (2015)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Y. Sheng, Y. Hu, A. Mei, P. Jiang, X. Hou, M. Duan, L. Hong, Y. Guan, Y. Rong, Y. Xiong, H. Han, J. Mater. Chem. A 4, 16731–16736 (2016)CrossRef Y. Sheng, Y. Hu, A. Mei, P. Jiang, X. Hou, M. Duan, L. Hong, Y. Guan, Y. Rong, Y. Xiong, H. Han, J. Mater. Chem. A 4, 16731–16736 (2016)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat P.-W. Liang, C.-Y. Liao, C.-C. Chueh, F. Zuo, S.T. Williams, X.-K. Xin, J. Lin, A.K.-Y. Jen, Adv. Mater. 26, 3748–3754 (2014)CrossRef P.-W. Liang, C.-Y. Liao, C.-C. Chueh, F. Zuo, S.T. Williams, X.-K. Xin, J. Lin, A.K.-Y. Jen, Adv. Mater. 26, 3748–3754 (2014)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat X. Gong, M. Li, X.-B. Shi, H. Ma, Z.-K. Wang, L.-S. Liao, Adv. Funct. Mater. 25, 6671–6678 (2015)CrossRef X. Gong, M. Li, X.-B. Shi, H. Ma, Z.-K. Wang, L.-S. Liao, Adv. Funct. Mater. 25, 6671–6678 (2015)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Z. Liu, J. Hu, H. Jiao, L. Li, G. Zheng, Y. Chen, Y. Huang, Q. Zhang, C. Shen, Q. Chen, H. Zhou, Adv. Mater. 29, 1606774 (2017)CrossRef Z. Liu, J. Hu, H. Jiao, L. Li, G. Zheng, Y. Chen, Y. Huang, Q. Zhang, C. Shen, Q. Chen, H. Zhou, Adv. Mater. 29, 1606774 (2017)CrossRef
27.
Zurück zum Zitat M.K. Kim, T. Jeon, H.I. Park, J.M. Lee, S.A. Nam, S.O. Kim, CrystEngComm 18, 6090 (2016)CrossRef M.K. Kim, T. Jeon, H.I. Park, J.M. Lee, S.A. Nam, S.O. Kim, CrystEngComm 18, 6090 (2016)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat Z. Guo, J. Zhuang, Z. Ma, H. Xia, J. Yi, W. Zhou, H. Lu, Y. Xiang, H. Li, CrystEngComm 21, 4753–4762 (2019)CrossRef Z. Guo, J. Zhuang, Z. Ma, H. Xia, J. Yi, W. Zhou, H. Lu, Y. Xiang, H. Li, CrystEngComm 21, 4753–4762 (2019)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat C. Lan, S. Zhao, C. Zhang, W. Liu, S. Hayasea, T. Ma, CrystEngComm 18, 9243 (2016)CrossRef C. Lan, S. Zhao, C. Zhang, W. Liu, S. Hayasea, T. Ma, CrystEngComm 18, 9243 (2016)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Y.-N. Zhang, B. Li, L. Fu, L.-W. Yin, J. Power Sour. 419, 27–34 (2019)CrossRef Y.-N. Zhang, B. Li, L. Fu, L.-W. Yin, J. Power Sour. 419, 27–34 (2019)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat C. Liu, K. Wang, P. Du, C. Yi, T. Meng, X. Gong, Adv. Energy Mater. 5, 1402024 (2015)CrossRef C. Liu, K. Wang, P. Du, C. Yi, T. Meng, X. Gong, Adv. Energy Mater. 5, 1402024 (2015)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Y. Fang, C. Bi, D. Wang, J. Huang, ACS Energy Lett. 2, 782–794 (2017)CrossRef Y. Fang, C. Bi, D. Wang, J. Huang, ACS Energy Lett. 2, 782–794 (2017)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat Q.-Q. Ye, Z.-K. Wang, M. Li, C.-C. Zhang, K.-H. Hu, L.-S. Liao, ACS Energy Lett. 3, 875–882 (2018)CrossRef Q.-Q. Ye, Z.-K. Wang, M. Li, C.-C. Zhang, K.-H. Hu, L.-S. Liao, ACS Energy Lett. 3, 875–882 (2018)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat D. Ghosh, D.K. Chaudhary, MdY Ali, K.K. Chauhan, S. Prodhan, S. Bhattacharya, B. Ghosh, P.K. Datta, S.C. Ray, S. Bhattacharyya, Chem. Sci. 10, 9530–9541 (2019)CrossRef D. Ghosh, D.K. Chaudhary, MdY Ali, K.K. Chauhan, S. Prodhan, S. Bhattacharya, B. Ghosh, P.K. Datta, S.C. Ray, S. Bhattacharyya, Chem. Sci. 10, 9530–9541 (2019)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat D.K. Chaudhary, P. Kumar, L. Kumar, J. Mater. Sci. 28, 3451–3457 (2017) D.K. Chaudhary, P. Kumar, L. Kumar, J. Mater. Sci. 28, 3451–3457 (2017)
37.
Zurück zum Zitat Q. Wang, B. Chen, Y. Liu, Y. Deng, Y. Bai, Q. Dong, J. Huang, Energy Environ. Sci. 10, 516–522 (2017)CrossRef Q. Wang, B. Chen, Y. Liu, Y. Deng, Y. Bai, Q. Dong, J. Huang, Energy Environ. Sci. 10, 516–522 (2017)CrossRef
Metadaten
Titel
Fullerene (C60)-modulated surface evolution in CH3NH3PbI3 and its role in controlling the performance of inverted perovskite solar cells
verfasst von
M. S. Patel
Dhirendra K. Chaudhary
Pankaj Kumar
Lokendra Kumar
Publikationsdatum
28.05.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 14/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03664-5

Weitere Artikel der Ausgabe 14/2020

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 14/2020 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt