Profiling the organic cation-dependent degradation of organolead halide perovskite solar cells

钙钛矿(结构) 钙钛矿太阳能电池 能量转换效率 太阳能电池 光伏系统 光电子学 带隙 无机化学 化学
作者
Teng Zhang,Xiangyue Meng,Yang Bai,Shuang Xiao,Chen Hu,Yinglong Yang,Haining Chen,Shihe Yang
出处
期刊:Journal of Materials Chemistry [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:5 (3): 1103-1111 被引量:107
标识
DOI:10.1039/c6ta09687e
摘要

Operational stability is one of the main obstacles that may hold back the commercialization of perovskite solar cells (PVSCs). In this paper, we provide a detailed account of the ion migration accelerated PVSC degradation by comparatively studying perovskite materials with two different organic cations (methylammonium (MA+) and formamidinium (FA+)). Using time of flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), we have uncovered the ion migration accelerated degradation of PVSCs at the device level. Not only did mobile iodide (I−) ions from the perovskite layer diffuse out, but Ag atoms/ions from the metal electrode also diffused into the perovskite layer, which resulted in severe device degradation. Besides, we identified I− species in the hole transport material (HTM) layer for even freshly prepared PVSC devices, which was responsible for the degradation of devices kept under inert conditions. This also testifies the existence of ion migration on the device level of PVSCs. Compared with MAPbI3, the ion migration process can slow down in FAPbI3 devices which accounts for a better stability of FAPbI3 devices. This work underscores the impact of organic cation substitution on PVSC degradation and provides solid evidence for mobile ion migration in perovskite materials and the consequent degradation in specific device settings such as the n–i–p type perovskite solar cells.

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