First-principles study of ion diffusion in perovskite solar cell sensitizers

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 32, 2015, Pages 10048-10051

  Haruyama, Jun ^a   Sodeyama, Keitaro ^b   Han, Liyuan ^b,c   Tateyama, Yoshitaka ^b,c  

^a Global Research Center for Environmental and Energy Nanoscience (GREEN)   (United States)

^b NATIONAL INSTITUTE FOR MATERIALS SCIENCE   (Japan)

^c JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; CALCULATIONS; DIFFUSION; DIFFUSION BARRIERS; DYES; HYSTERESIS; IONS; MOLECULES; PEROVSKITE; PHOTOSENSITIZERS; POSITIVE IONS;

CATION MOLECULES; CURRENT VOLTAGE CURVE; FIRST-PRINCIPLES CALCULATION; FIRST-PRINCIPLES STUDY; ION CONDUCTING MATERIALS; ION DISPLACEMENTS; SOLAR-CELL SENSITIZERS; VACANCY CONCENTRATION;

SOLAR CELLS;

EID: 84939833181     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b03615     Document Type: Article

References (47)

1. Kojima, A.; Teshima, K.; Shirai, Y.; Miyasaka, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050-6051 10.1021/ja809598r
2. Im, J. H.; Lee, C. R.; Lee, J. W.; Park, S. W.; Park, N. G. Nanoscale 2011, 3, 4088-4093 10.1039/c1nr10867k
3. 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.; Grätzel, M.; Park, N. G. Sci. Rep. 2012, 2, 591 10.1038/srep00591
4. Lee, M. M.; Teuscher, J.; Miyasaka, T.; Murakami, T. N.; Snaith, H. J. Science 2012, 338, 643-647 10.1126/science.1228604
5. Burschka, J.; Pellet, N.; Moon, S. J.; Humphry-Baker, R.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Nature 2013, 499, 316-319 10.1038/nature12340
6. Liu, M.; Johnston, M. B.; Snaith, H. J. Nature 2013, 501, 395-398 10.1038/nature12509
7. Liu, D.; Kelly, T. L. Nat. Photonics 2013, 8, 133-138 10.1038/nphoton.2013.342
8. Jeon, N. J.; Noh, J. H.; Kim, Y. C.; Yang, W. S.; Ryu, S.; Seok, S. I. Nat. Mater. 2014, 13, 897-903 10.1038/nmat4014
9. Jeon, N. J.; Noh, J. H.; Yang, W. S.; Kim, Y. C.; Ryu, S.; Seo, J.; Seok, S. I. Nature 2015, 517, 476-480 10.1038/nature14133
10. Best Research-Cell Efficiencies, National Renewable Energy Laboratory. http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency
11. Wu, Y.; Isram, A.; Yang, X.; Qin, C.; Liu, J.; Zhang, K.; Peng, W.; Han, L. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2934-2938 10.1039/C4EE01624F
12. Wolf, S. D.; Holovsky, J.; Moon, S.-J.; Löper, P.; Niesen, B.; Ledinsky, M.; Haug, F.-J.; Yum, J.-H.; Ballif, C. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1035-1039 10.1021/jz500279b
13. 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, 341-344 10.1126/science.1243982
14. Xing, G.; Mathews, N.; Sun, S.; Lim, S. S.; Lam, Y. M.; Grätzel, M.; Mhaisalkar, S.; Sum, T. C. Science 2013, 342, 344-347 10.1126/science.1243167
15. Wehrenfennig, C.; Eperon, G. E.; Johnston, M. B.; Snaith, H. J.; Herz, L. M. Adv. Mater. 2014, 26, 1584-1589 10.1002/adma.201305172
16. Ponseca, C. S., Jr.; Savenije, T. J.; Abdellah, M.; Zheng, K.; Yartsev, A.; Pascher, T.; Harlang, T.; Chabera, P.; Pullerits, T.; Stepanov, A.; Wolf, J.-P.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5189-5192 10.1021/ja412583t
17. Yin, W.-J.; Yang, J.-H.; Kang, J.; Yan, Y.; Wei, S.-H. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 8926-8942 10.1039/C4TA05033A
18. Yin, W.-J.; Shi, T.; Yan, Y. Adv. Mater. 2014, 26, 4653-4658 10.1002/adma.201306281
19. Even, J.; Pedesseau, L.; Jancu, J.-M.; Katan, C. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2999-3005 10.1021/jz401532q
20. Giorgi, G.; Fujisawa, J.-I.; Segawa, H.; Yamashita, K. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4213-4216 10.1021/jz4023865
21. Umari, P.; Mosconi, E.; De Angelis, F. Sci. Rep. 2014, 4, 4467 10.1038/srep04467
22. Kim, J.; Lee, S.-H.; Lee, J. H.; Hong, K.-H. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1312-1317 10.1021/jz500370k
23. Yin, W.-J.; Shi, T.; Yan, Y. Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 063903 10.1063/1.4864778
24. Haruyama, J.; Sodeyama, K.; Han, L.; Tateyama, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2903-2909 10.1021/jz501510v
25. Eperon, G. E.; Stranks, S. D.; Menelaou, C.; Johnston, M. B.; Herz, L. M.; Snaith, H. J. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 982-988 10.1039/c3ee43822h
26. Dualeh, A.; Moehl, T.; Tétreault; Teuscher, J.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. ACS Nano 2014, 8, 362-373 10.1021/nn404323g
27. 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, 1511-1515 10.1021/jz500113x
28. 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, 2357-2363 10.1021/jz5011187
29. Kim, H.-S.; Park, N.-G. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2927-2934 10.1021/jz501392m
30. 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, 3690-3698 10.1039/C4EE02465F
31. Chen, H.-W.; Sakai, N.; Ikegami, M.; Miyasaka, T. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 164-169 10.1021/jz502429u
32. Gottesman, R.; Haltzi, E.; Gouda, L.; Tirosh, S.; Bouhadana, Y.; Zaban, A.; Mosconi, E.; De Angelis, F. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2662-2669 10.1021/jz501373f
33. Tress, W.; Marinova, N.; Moehl, T.; Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 995-1004 10.1039/C4EE03664F
34. Giannozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I.; Dal Corso, A.; de Gironcoli, S.; Fabris, S.; Fratesi, G.; Gebauer, R.; Gerstmann, U.; Gougoussis, C.; Kokalj, A.; Lazzeri, M.; Martin-Samos, L.; Marzari, N.; Mauri, F.; Mazzarello, R.; Paolini, S.; Pasquarello, A.; Paulatto, L.; Sbraccia, C.; Scandolo, S.; Sclauzero, G.; Seitsonen, A. P.; Smogunov, A.; Umari, P.; Wentzcovitch, R. M. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502 10.1088/0953-8984/21/39/395502
35. Hamada, I. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2014, 89, 121103(R) 10.1103/PhysRevB.89.121103
36. Kawamura, Y.; Mashiyama, H.; Hasebe, K. J. Phys. Soc. Jpn. 2002, 71, 1694-1697 10.1143/JPSJ.71.1694
37. Pang, S.; Hu, H.; Zhang, J.; Lv, S.; Yu, Y.; Wei, F.; Qin, T.; Xu, H.; Liu, Z.; Cui, G. Chem. Mater. 2014, 26, 1485-1491 10.1021/cm404006p
38. Wang, Y.; Gould, T.; Dobson, J. F.; Zhang, H.; Yang, H.; Yao, X.; Zhao, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1424-1429 10.1039/C3CP54479F
39. Amat, A.; Mosconi, E.; Ronca, E.; Quarti, C.; Umari, P.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M.; De Angelis, F. Nano Lett. 2014, 14, 3608-3616 10.1021/nl5012992
40. Pellet, N.; Teuscher, J.; Maier, J.; Grätzel, M. Chem. Mater. 2015, 27, 2181-2188 10.1021/acs.chemmater.5b00281
41. Colella, S.; Mosconi, E.; Fedeli, P.; Listorti, A.; Gazza, F.; Orlandi, F.; Ferro, P.; Besagni, T.; Rizzo, A.; Calestani, G.; Gigli, G.; De Angelis, F.; Mosca, R. Chem. Mater. 2013, 25, 4613-4618 10.1021/cm402919x
42. Giorgi, G.; Fujisawa, J.-I.; Segawa, H.; Yamashita, K. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 4694-4701 10.1021/acs.jpcc.5b00051
43. Goodenough, J. B. Nature 2000, 404, 821-823 10.1038/35009177
44. Van der Ven, A.; Ceder, G.; Asta, M.; Tepesch, P. D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001, 64, 184307 10.1103/PhysRevB.64.184307
45. Tripathi, N.; Yanagida, M.; Shirai, Y.; Masuda, T.; Miyano, K. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 12081 10.1039/C5TA01668A
46. Nie, W.; Tsai, H.; Asadpour, R.; Blancon, J.-C.; Neukirch, A. J.; Gupta, G.; Crochet, J. J.; Chhowalla, M.; Tretiak, S.; Alam, M. A.; Wang, H.-L.; Mohite, A. D. Science 2015, 347, 522-525 10.1126/science.aaa0472
47. Mei, A.; Li, X.; Liu, L.; Ku, Z.; Liu, T.; Rong, Y.; Xu, M.; Hu, M.; Chen, J.; Yang, Y.; Grätzel, M.; Han, H. Science 2014, 345, 295-298 10.1126/science.1254763