Suppression of Hysteresis Effects in Organohalide Perovskite Solar Cells

Journal article
(Original article)


Publication Details

Author(s): Hou Y, Scheiner S, Tang X, Gasparini N, Richter M, Li N, Schweizer P, Chen S, Chen H, Ramirez Quiroz C, Du X, Matt G, Osvet A, Spiecker E, Fink R, Hirsch A, Halik M, Brabec C
Journal: Advanced Materials Interfaces
Publication year: 2017
ISSN: 2196-7350
Language: English


Abstract


Thin-film solar cell based on hybrid perovskites shows excellent light-to-power conversion efficiencies exceeding 22%. However, the mixed ionic-electronic semiconductor hybrid perovskite exhibits many unusual properties such as slow photocurrent instabilities, hysteresis behavior, and low-frequency giant capacitance, which still question us so far. This study presents a direct surface functionalization of transparent conductive oxide electrode with an ultrathin ≈2 nm thick phosphonic acid based mixed C60/organic self-assembled monolayer (SAM) that significantly reduces hysteresis. Moreover, due to the strong phosphonates bonds with indium tin oxide (ITO) substrates, the SAM/ITO substrates also exhibit an excellent recyclability merit from the perspective of cost effectiveness. Impedance studies find the fingerprint of an ion-based diffusion process in the millisecond to second regime for TiO2-based devices, which, however, is not observed for SAM-based devices at these low frequencies. It is experimentally demonstrated that ion migration can be considerably suppressed by carefully engineering SAM interfaces, which allows effectively suppressing hysteresis and unstable diode behavior in the frequency regime between ≈1 and 100 Hz. It is suggested that a reduced density of ionic defects in combination with the absence of charge carrier accumulation at the interface is the main physical origin for the reduced hysteresis.



FAU Authors / FAU Editors

Brabec, Christoph Prof. Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Chen, Haiwei
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Chen, Shi
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Du, Xiaoyan
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Fink, Rainer Prof. Dr.
Professur für Physikalische Chemie
Gasparini, Nicola
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Halik, Marcus Prof. Dr.
Professur für Werkstoffwissenschaften (Polymerwerkstoffe)
Hirsch, Andreas Prof. Dr.
Lehrstuhl für Organische Chemie II
Hou, Yi Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Li, Ning Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Matt, Gebhard Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Osvet, Andres Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Ramirez Quiroz, Cesar
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Richter, Moses
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Scheiner, Simon
Professur für Werkstoffwissenschaften (Polymerwerkstoffe)
Schweizer, Peter
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Mikro- und Nanostrukturforschung)
Spiecker, Erdmann Prof. Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Mikro- und Nanostrukturforschung)
Tang, Xiaofeng
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)


Additional Organisation
Graduiertenkolleg 1896/2 In situ Mikroskopie mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden
Exzellenz-Cluster Engineering of Advanced Materials


How to cite

APA:
Hou, Y., Scheiner, S., Tang, X., Gasparini, N., Richter, M., Li, N.,... Brabec, C. (2017). Suppression of Hysteresis Effects in Organohalide Perovskite Solar Cells. Advanced Materials Interfaces. https://dx.doi.org/10.1002/admi.201700007

MLA:
Hou, Yi, et al. "Suppression of Hysteresis Effects in Organohalide Perovskite Solar Cells." Advanced Materials Interfaces (2017).

BibTeX: 

Last updated on 2018-19-04 at 03:54