Solution Processable Inorganic–Organic Double‐Layered Hole Transport Layer for Highly Stable Planar Perovskite Solar Cells

材料科学 钙钛矿(结构) 图层(电子) 介电谱 化学工程 热稳定性 钙钛矿太阳能电池 纳米技术 光电子学 电化学 电极 物理化学 工程类 化学
作者
Guan‐Woo Kim,Gyeongho Kang,Kyoungwon Choi,Hyuntae Choi,Taiho Park
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:8 (26) 被引量:85
标识
DOI:10.1002/aenm.201801386
摘要

Abstract Perovskite solar cells (PSCs) have reached their highest efficiency with 2,2′,7,7′‐tetrakis( N , N′ ‐di‐ p ‐methoxyphenylamine)‐9,9′‐spirobifluorene (spiro‐OMeTAD). However, this material can cause problems with respect to reproducibility and stability. Herein, a solution‐processable inorganic–organic double layer based on tungsten oxide (WO 3 ) and spiro‐OMeTAD is reported as a hole transport layer in PSCs. The device equipped with a WO 3 /spiro‐OMeTAD layer achieves the highest efficiency (21.44%) in the tin (IV) oxide planar structure. The electronic properties of the double layer are thoroughly analyzed using photoluminescence, space‐charge–limited current, and electrochemical impedance spectroscopy. The WO 3 /spiro‐OMeTAD layer exhibits better hole extraction ability and faster hole mobility. The WO 3 layer particularly improves the open‐circuit voltage ( V OC ) by lowering the quasi‐Fermi energy level for holes and reducing charge recombination, resulting in high V OC (1.17 V in the champion cell). In addition, the WO 3 layer as a scaffold layer promotes the formation of a uniform and pinhole‐free spiro‐OMeTAD overlayer in the WO 3 /spiro‐OMeTAD layer. High stability under thermal and humid conditions stems from this property. The study presents a facile approach for improving the efficiency and stability of PSCs by stacking an organic layer on an inorganic layer.
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