Photoinduced degradation of methylammonium lead triiodide perovskite semiconductors

Journal article
(Original article)


Publication Details

Author(s): Tang X, Brandl M, May B, Levchuk I, Hou Y, Richter M, Chen H, Chen S, Kahmann S, Osvet A, Maier F, Steinrück HP, Hock R, Matt G, Brabec C
Journal: Journal of Materials Chemistry A
Publication year: 2016
Volume: 4
Journal issue: 41
Pages range: 15896-15903
ISSN: 2050-7496
Language: English


Abstract


Photoinduced degradation is a critical obstacle for the real application of novel semiconductors for photovoltaic applications. In this paper, the photoinduced degradation of CHNHPbI in a vacuum and air (relative humidity 40%) is analyzed by ex situ and advanced in situ technologies. Without light illumination, CHNHPbI films slowly degrade under vacuum and air within 24 hours. However, we find that CHNHPbI converts to metallic lead (Pb) when exposed to vacuum and light illumination. Further, a series of lead salts (e.g. PbO, Pb(OH) and PbCO) are formed when CHNHPbI is degraded under environmental conditions, i.e. under the combination of light, oxygen and moisture. Photoinduced degradation is found to be determined by the environmental atmosphere as CHNHPbI films remain very stable under nitrogen conditions. The results from vacuum conditions underpin that the high volatility of the organic component (CHNHI) is in conflict with reaching excellent intrinsic stability due to its role in creating ion vacancies. The degradation in air suggests that both oxygen and water contribute to the fast photodecomposition of CHNHPbI into lead salts rather than water alone. Given these basic yet fundamental understandings, the design of hydrophobic capping layers becomes one prerequisite towards long-term stable perovskite-based devices.



FAU Authors / FAU Editors

Brabec, Christoph Prof. Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Brandl, Marco
Lehrstuhl für Kristallographie und Strukturphysik
Chen, Shi
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Chen, Haiwei
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Hock, Rainer Prof. Dr.
Professur für Kristallographie und Strukturphysik
Hou, Yi Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Kahmann, Simon
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Levchuk, Ievgen
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Maier, Florian Dr.
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Matt, Gebhard Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
May, Benjamin
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Osvet, Andres Dr.
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Richter, Moses
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)
Steinrück, Hans-Peter Prof. Dr.
Lehrstuhl für Physikalische Chemie II
Tang, Xiaofeng
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Materialien der Elektronik und der Energietechnologie)


Additional Organisation
Graduiertenkolleg 1896/2 In situ Mikroskopie mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden
Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies
Exzellenz-Cluster Engineering of Advanced Materials


How to cite

APA:
Tang, X., Brandl, M., May, B., Levchuk, I., Hou, Y., Richter, M.,... Brabec, C. (2016). Photoinduced degradation of methylammonium lead triiodide perovskite semiconductors. Journal of Materials Chemistry A, 4(41), 15896-15903. https://dx.doi.org/10.1039/c6ta06497c

MLA:
Tang, Xiaofeng, et al. "Photoinduced degradation of methylammonium lead triiodide perovskite semiconductors." Journal of Materials Chemistry A 4.41 (2016): 15896-15903.

BibTeX: 

Last updated on 2018-16-05 at 07:10