TiO2-Assisted Halide Ion Segregation in Mixed Halide Perovskite Films

卤化物 碘化物 钙钛矿(结构) 化学 电子 激发态 离子 电子迁移率 晶界 无机化学 光化学 结晶学 光电子学 材料科学 原子物理学 微观结构 物理 有机化学 量子力学
作者
Jeffrey T. DuBose,Prashant V. Kamat
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (11): 5362-5370 被引量:93
标识
DOI:10.1021/jacs.0c00434
摘要

In metal halide perovskite solar cells, electron transport layers (ETLs) such as TiO2 dictate the overall photovoltaic performance. However, the same electron capture property of ETL indirectly impacts halide ion mobility as evident from the TiO2-assisted halide ion segregation in mixed halide perovskite (MHP) films under pulsed laser excitation (387 nm, 500 Hz). This segregation is only observed when deposited on an ETL such as TiO2 but not on insulating ZrO2 substrate. Injection of electrons from excited MHP into the ETL (ket = 1011 s-1) followed by scavenging of electrons by O2 causes hole accumulation in the MHP film. Localization of holes on the iodide site in the MHP induces instability causing iodide from the lattice to move away toward grain boundaries. Suppression of segregation occurs when holes are extracted by a hole transport layer (spiro-OMeTAD) deposited on the MHP, thus avoiding hole build-up. These results provide further insight into the role of holes in the phase segregation of MHPs and hole mobility in perovskite solar cells.

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