Ionic migration induced loss analysis of perovskite solar cells: a poling study

文献情報

出版日 2022-02-15
DOI 10.1039/D1CP05450C
インパクトファクター 3.676
著者

Xue Zheng, Pingping Liu, Jie Zhang, Hongfei Zhou, Ming Chen, Weimin Li, Boyuan Huang, Huan Wang, Chunlei Yang


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要旨

Understanding the interplay between ionic migration and defect trapping in photovoltaic perovskites is critical to develop targeted passivation techniques for performance enhancement. In this study, systematic poling experiments on Cs0.05(FA0.85MA0.15)0.95Pb(I0.85Br0.15)3 perovskite solar cells (PSCs) were conducted to resolve the principal effects of bias dependent pretreatment effects due to dynamic ionic migration. We find that under negative polarizations, iodine ion accumulation at perovskite/electron transport layer (ETL) interfaces causes enhanced global non-radiative recombination in PSCs and significant open-circuit voltage (Voc) losses. On the other hand, dramatic short-circuit current (Jsc) reduction occurs in positively polarized devices, which is ascribed to ineffective charge collection due to modified band-bending towards both charge transport materials. Spatiotemporally scanning probe microscopy on the surface of polarized perovskites provides an in situ estimation of iodine diffusion mobility and visualization of reorganizations under an external bias. Moreover, our findings suggest that the precondition effect of PSCs under operation due to defect ions is recoverable, therefore achieving a respectable lifetime of PSCs for commercialization is promising.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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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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