High-performance printable hybrid perovskite solar cells with an easily accessible n-doped fullerene as a cathode interfacial layer

文献情報

出版日 2016-10-28
DOI 10.1039/C6CP06486H
インパクトファクター 3.676
著者

Chih-Yu Chang, Bo-Chou Tsai, Yu-Cheng Hsiao, Yu-Ching Huang


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要旨

Engineering the interface between the active layer and the electrodes has proven to be a promising strategy to enhance the power conversion efficiency (PCE) of hybrid perovskite solar cells (PeSCs). Here, we present an effective approach to achieve highly efficient PeSCs by inserting an easy-accessible hexamethonium bromide (HMB)-doped [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM) film between the active perovskite layer and the Ag cathode. This doped interfacial layer delivers several remarkable features for use in PeSCs, including solution processability, good electrical conductivity, fine work-function tunability of the Ag electrode, and general applicability to different fullerene materials. As a consequence, planar-heterojunction PeSCs deliver a PCE up to ∼18%, showing an approximately 5.6-fold enhancement compared with the control device using an undoped PC61BM layer. In particular, benefitting from the high conductivity of this doped film, a prominent PCE as high as 15.58% can be achieved even when a large thickness of the PC61BM layer (120 nm) is used. To the best of our knowledge, this is the highest performance ever reported for PeSCs with a PC61BM thickness more than 100 nm. More encouragingly, large-area PeSCs (active area = 1.2 cm2) via the doctor-blade coating technique also exhibit a remarkable PCE (15.23%) and good long-term stability under an inert atmosphere. Our results indicate that the HMB-doped PC61BM film is a promising interfacial layer for PeSCs and can be compatible with high throughput roll-to-roll manufacturing processes.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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