Optoelectronic studies of methylammonium lead iodide perovskite solar cells with mesoporous TiO2: Separation of electronic and chemical charge storage, understanding two recombination lifetimes, and the evolution of band offsets during J - V hysteresis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 15, 2015, Pages 5087-5099

  O'Regan, Brian C ^a   Barnes, Piers R F ^a   Li, Xiaoe ^a   Law, Chunhung ^a   Palomares, Emilio ^b,c   Marin Beloqui, Jose M ^b  

^a IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b INSTITUTE OF CHEMICAL RESEARCH OF CATALONIA ICIQ   (Spain)

^c INSTITUCIÓ CATALANA DE RECERCA I ESTUDIS AVANÇATS ICREA   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CAPACITANCE; DIGITAL STORAGE; HYSTERESIS; IODINE COMPOUNDS; LAYERED SEMICONDUCTORS; NANOCOMPOSITES; OPEN CIRCUIT VOLTAGE; PEROVSKITE; PEROVSKITE SOLAR CELLS; PHOTOVOLTAIC EFFECTS; RATE CONSTANTS; TIN OXIDES; TITANIUM DIOXIDE;

BIAS LIGHT INTENSITY; CHARGE RECOMBINATIONS; DIFFERENTIAL CAPACITANCE; FLUORINE DOPED TIN OXIDE; RECOMBINATION LIFETIME; RECOMBINATION RATE CONSTANT; TRANSIENT PHOTOVOLTAGE; TRANSIENT PHOTOVOLTAGE DECAY;

LEAD COMPOUNDS;

AMMONIUM DERIVATIVE; ION; MESOPOROUS TITANIUM DIOXIDE; METHYLAMMONIUM LEAD IODIDE; PEROVSKITE; TITANIUM DIOXIDE; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; BULK DENSITY; CALCULATION; CHEMICAL STRUCTURE; CONTROLLED STUDY; DARKNESS; ELECTRIC CURRENT; ELECTRIC POTENTIAL; EVOLUTION; HYSTERESIS; ILLUMINATION; LIGHT EXPOSURE; LIGHT INTENSITY; MOLECULAR ELECTRONICS; OPTICS; PHOTOVOLTAGE; RATE CONSTANT; SOLAR CELL; SOLAR ENERGY; SYNTHESIS;

EID: 84928501355     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b00761     Document Type: Article

References (52)

1. Kojima, A.; Teshima, K.; Shirai, Y.; Miyasaka, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050
2. Wojciechowski, K.; Stranks, S. D.; Abate, A.; Sadoughi, G.; Sadhanala, A.; Kopidakis, N.; Rumbles, G.; Li, C.-Z.; Friend, R. H.; Jen, A. K.-Y.; Snaith, H. J. ACS Nano 2014, 8, 12701
3. Burschka, J.; Pellet, N.; Moon, S. J.; Humphry-Baker, R.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M. Nature 2013, 499, 316
4. Jeon, N. J.; Noh, J. H.; Kim, Y. C.; Yang, W. S.; Ryu, S.; Il, S. S. Nat. Mater. 2014, 13, 897
5. Sanchez, R. S.; Gonzalez-Pedro, V.; Lee, J. W.; Park, N. G.; Kang, Y. S.; Mora-Sero, I.; Bisquert, J. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2357
6. Bi, D. Q.; Yang, L.; Boschloo, G.; Hagfeldt, A.; Johansson, E. M. J. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1532
7. Zhao, Y. X.; Nardes, A. M.; Zhu, K. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 490
8. Roiati, V.; Colella, S.; Lerario, G.; De Marco, L.; Rizzo, A.; Listorti, A.; Gigli, G. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1889
9. Guillen, E.; Ramos, F. J.; Anta, J. A.; Ahmad, S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 22913
10. Dualeh, A.; Moehl, T.; Tetreault, N.; Teuscher, J.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M. ACS Nano 2014, 8, 362
11. Bergmann, V. W.; Weber, S. A. L.; Ramos, F. J.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M.; Li, D.; Domanski, A. L.; Lieberwirth, I.; Ahmad, S.; Berger, R. Nat. Commun. 2014, 5 5001
12. Barnea-Nehoshtan, L.; Kirmayer, S.; Edri, E.; Hodes, G.; Cahen, D. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2408
13. Wang, L. L.; McCleese, C.; Kovalsky, A.; Zhao, Y. X.; Burda, C. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 12205
14. Somsongkul, V.; Lang, F.; Jeong, A. R.; Rusu, M.; Arunchaiya, M.; Dittrich, T. Phys. Status Solidi RRL 2014, 8, 763
15. Lee, J. W.; Lee, T. Y.; Yoo, P. J.; Gratzel, M.; Mhaisalkar, S.; Park, N. G. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 9251
16. Wang, Q.; Shao, Y. C.; Xie, H. P.; Lyu, L.; Liu, X. L.; Gao, Y. L.; Huang, J. S. Appl. Phys. Lett. 2014, 105 163508
17. Abate, A.; Saliba, M.; Hollman, D. J.; Stranks, S. D.; Wojciechowski, K.; Avolio, R.; Grancini, G.; Petrozza, A.; Snaith, H. J. Nano Lett. 2014, 14, 3247
18. Snaith, H. J.; Abate, A.; Ball, J. M.; Eperon, G. E.; Leijtens, T.; Noel, N. K.; Stranks, S. D.; Wang, J. T. W.; Wojciechowski, K.; Zhang, W. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1511
19. Unger, E. L.; Hoke, E. T.; Bailie, C. D.; Nguyen, W. H.; Bowring, A. R.; Heumüller, T.; Christoforo, M. G.; McGehee, M. D. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3690
20. Gottesman, R.; Haltzi, E.; Gouda, L.; Tirosh, S.; Bouhadana, Y.; Zaban, A.; Mosconi, E.; de Angelis, F. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2662
21. Kim, H. S.; Park, N. G. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2927
22. Frost, J. M.; Butler, K. T.; Walsh, A. APL Mater. 2014, 2 081506
23. Jeon, N. J.; Lee, J.; Noh, J. H.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M.; Seok, S. I. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19087
24. Malinkiewicz, O.; Roldan-Carmona, C.; Soriano, A.; Bandiello, E.; Camacho, L.; Nazeeruddin, M. K.; Bolink, H. J. Adv. Energy Mater. 2014, 4 1400345
25. Kutes, Y.; Ye, L. H.; Zhou, Y. Y.; Pang, S. P.; Huey, B. D.; Padture, N. P. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3335
26. Tress, W.; Marinova, N.; Moehl, T.; Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 995
27. Xiao, Z.; Yuan, Y.; Shao, Y.; Wang, C.; Dong, Q.; Cheng, B.; Shamar, P.; Gruverman, A.; Huang, J. Nat. Mater. 2014, 14, 193
28. Savenije, T. J.; Ponseca, C. S.; Kunneman, L.; Abdellah, M.; Zheng, K. B.; Tian, Y. X.; Zhu, Q. S.; Canton, S. E.; Scheblykin, I. G.; Pullerits, T.; Yartsev, A.; Sundstrom, V. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2189
29. Lee, M. M.; Teuscher, J.; Miyasaka, T.; Murakami, T. N.; Snaith, H. J. Science 2012, 338, 643
30. Kim, H. S.; Lee, C. R.; Im, J. H.; Lee, K. B.; Moehl, T.; Marchioro, A.; Moon, S. J.; Humphry-Baker, R.; Yum, J. H.; Moser, J. E.; Gratzel, M.; Park, N. G. Sci. Rep. 2012, 2 591
31. Xu, W. W.; Kershaw, R.; Dwight, K.; Wold, A. Mater. Res. Bull. 1990, 25, 1385
32. O'Regan, B.; Xiaoe, L.; Ghaddar, T. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7203
33. O'Regan, B. C.; Scully, S.; Mayer, A. C.; Palomares, E.; Durrant, J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 4616
34. Barnes, P. R. F.; Miettunen, K.; Li, X. E.; Anderson, A. Y.; Bessho, T.; Gratzel, M.; O'Regan, B. C. Adv. Mater. 2013, 25, 1881
35. Stranks, S. D.; Eperon, G. E.; Grancini, G.; Menelaou, C.; Alcocer, M. J. P.; Leijtens, T.; Herz, L. M.; Petrozza, A.; Snaith, H. J. Science 2013, 342, 341
36. Yamada, Y.; Nakamura, T.; Endo, M.; Wakamiya, A.; Kanemitsu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11610
37. Duffy, N. W.; Peter, L. M.; Rajapakse, R. M. G.; Wijayantha, K. G. U. Electrochem. Commun. 2000, 2, 658
38. Shuttle, C. G.; Maurano, A.; Hamilton, R.; O'Regan, B.; de Mello, J. C.; Durrant, J. R. Appl. Phys. Lett. 2008, 93 183501
39. Anderson, A. Y.; Barnes, P. R. F.; Durrant, J. R.; O'Regan, B. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1953
40. O'Regan, B. C.; Shuttle, C.; Handa, S.; Koops, S.; Durrant, J. R. Org. Photovoltaics 2006, 6334 (VII 633406
41. Chen, P.; Yum, J. H.; De Angelis, F.; Mosconi, E.; Fantacci, S.; Moon, S. J.; Baker, R. H.; Ko, J.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M. Nano Lett. 2009, 9, 2487
42. Cai, N.; Moon, S. J.; Cevey-Ha, L.; Moehl, T.; Humphry-Baker, R.; Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Gratzel, M. Nano Lett. 2011, 11, 1452
43. Koops, S. E.; O'Regan, B. C.; Barnes, P. R. F.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4808
44. Listorti, A.; Creager, C.; Sommeling, P.; Kroon, J.; Palomares, E.; Fornelli, A.; Breen, B.; Barnes, P. R. F.; Durrant, J. R.; Law, C.; O'Regan, B. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3494
45. Roiati, V.; Mosconi, E.; Listorti, A.; Colella, S.; Gigli, G.; De Angelis, F. Nano Lett. 2014, 14, 2168
46. O'Regan, B. C.; Durrant, J. R.; Sommeling, P. M.; Bakker, N. J. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14001
47. Bisquert, J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 2323
48. Dualeh, A.; De Angelis, F.; Fantacci, S.; Moehl, T.; Yi, C. Y.; Kessler, F.; Baranoff, E.; Nazeeruddin, M. K.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 1572
49. Leijtens, T.; Stranks, S. D.; Eperon, G. E.; Lindblad, R.; Johansson, E. M. J.; McPherson, I. J.; Rensmo, H.; Ball, J. M.; Lee, M. M.; Snaith, H. J. ACS Nano 2014, 8, 7147
50. Brivio, F.; Walker, A. B.; Walsh, A. APL Mater. 2013, 1 042111
51. Jamieson, F. C.; Agostinelli, T.; Azimi, H.; Nelson, J.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3306
52. Haque, S. A.; Tachibana, Y.; Willis, R. L.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 538