A Low-Temperature, Solution-Processable, Cu-Doped Nickel Oxide Hole-Transporting Layer via the Combustion Method for High-Performance Thin-Film Perovskite Solar Cells

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 47, 2015, Pages 7874-7880

  Jung, Jae Woong ^a   Chueh, Chu Chen ^a   Jen, Alex K Y ^a  

^a UNIVERSITY OF WASHINGTON   (United States)

Author keywords

combustion methods; copper doping; hole transporting layers; nickel oxides; perovskite solar cells

Indexed keywords

COMBUSTION; CONVERSION EFFICIENCY; COPPER OXIDES; HOLE MOBILITY; NICKEL; NICKEL OXIDE; PEROVSKITE; SEMICONDUCTOR DOPING; SOLAR CELLS; TEMPERATURE; THIN FILMS;

COMBUSTION CHEMISTRY; COMBUSTION METHOD; COPPER DOPING; HIGH POWER CONVERSION; HOLE EXTRACTIONS; HOLE TRANSPORTING LAYERS; LOW TEMPERATURES; SOLUTION PROCESSABLE;

COPPER;

EID: 84954360373     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201503298     Document Type: Article

References (56)

1. a) National Renewable Energy Laboratory, http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency-chart.jpg (accessed: July 2015);
2. b) A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6050;
3. c) G. Xing, N. Mathews, S. Sun, S. S. Lim, Y. M. Lam, M. Grätzel, S. Mhaisalkar, T. C. Sum, Science 2013, 342, 344;
4. d) S. D. Stranks, G. E. Eperon, G. Grancini, C. Menelaou, M. J. P. Alcocer, T. Leijtens, L. M. Herz, A. Petrozza, H. J. Snaith, Science 2013, 342, 341;
5. e) J. H. Heo, S. H. Im, J. H. Noh, T. N. Mandal, C.-S. Lim, J. A. Chang, Y. H. Lee, H.-j. Kim, A. Sarkar, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, S. I. Seok, Nat. Photonics 2013, 7, 486;
6. f) N. J. Jeon, J. H. Noh, W. S. Yang, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S. I. Seok, Nature 2015, 517, 476.
7. a) S. Sun, T. Salim, N. Mathews, M. Duchamp, C. Boothroyd, G. Xing, T. C. Sum, Y. M. Lam, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 399;
8. b) Q. Wang, Q. Dong, Z. Xiao, Y. Yuan, J. Huang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2359;
9. c) Z. Xiao, C. Bi, Y. Shao, Q. Dong, Q. Wang, Y. Yuan, C. Wang, Y. Gao, J. Huang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2619.
10. a) Q. Lin, A. Armin, R. C. R. Nagiri, P. L. Burn, P. Meredith, Nat. Photonics 2015, 9, 106;
11. b) J.-S. Yeo, R. Kang, S. Lee, Y.-J. Jeon, N. Myoung, C.-L. Lee, D.-Y. Kim, J.-M. Yun, Y.-H. Seo, S.-S. Kim, S.-I. Na, Nano Energy 2015, 12, 96;
12. c) Q. Wang, C. B. J. Huang, Nano Energy 2015, 12, 275.
13. a) Z. Xiao, Q. Dong, C. Bi, Y. Shao, Y. Yuan, J. Huang, Adv. Mater. 2014, 26, 6503;
14. b) J. Seo, S. Park, Y. C. Kim, N. J. Jeon, J. H. Noh, S. C. Yoon, S. I. Seok, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2642;
15. c) J. A. Christians, R. C. M. Fung, P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 2013, 136, 758;
16. d) S. Ito, S. Tanaka, H. Vahlman, H. Nishino, K. Manabe, P. Lund, ChemPhysChem 2014, 15, 1194;
17. e) P. Qin, S. Tanaka, S. Ito, N. Tetreault, K. Manabe, H. Nishino, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Nat. Commun. 2014, 5, 3834.
18. a) J. Y. Jeng, Y. F. Chiang, M. H. Lee, S. R. Peng, T. F. Guo, P. Chen, T. C. Wen, Adv. Mater. 2013, 25, 3727;
19. b) J. W. Jung, S. T. Williams, A. K.-Y. Jen, RSC Adv. 2014, 4, 62971;
20. c) J. H. Heo, H. J. Han, D. Kim, T. K. Ahn, S. H. Im, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1602.
21. a) A. S. Subbiah, A. Halder, S. Ghosh, N. Mahuli, G. Hodes, S. K. Sarkar, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1748;
22. b) K.-C. Wang, J.-Y. Jeng, P.-S. Shen, Y.-C. Chang, E. W.-G. Diau, C.-H. Tsai, T.-Y. Chao, H.-C. Hsu, P.-Y. Lin, P. Chen, T.-F. Guo, T.-C. Wen, Sci. Rep. 2014, 4, 4754;
23. c) C.-C. Chueh, C.-Z. Li, A. K.-Y. Jen, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1160;
24. d) P. Docampo, J. M. Ball, M. Darwich, G. E. Eperon, H. J. Snaith, Nat. Commun. 2013, 4, 2761;
25. e) J. W. Jung, C.-C. Chueh, A. K.-Y. Jen, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1500486.
26. a) M. D. Irwin, B. Buchholz, A. W. Hains, R. P. H. Chang, T. J. Marks, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 2783;
27. b) J. R. Manders, S.-W. Tsang, M. J. Hartel, T.-H. Lai, S. Chen, C. M. Amb, J. R. Reynolds, F. So, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2993;
28. c) J. Y. Jeng, Y. F. Chiang, M. H. Lee, S. R. Peng, T. F. Guo, P. Chen, T.-C. Wen, Adv. Mater. 2013, 25, 3727;
29. d) Z. Zhu, Y. Bai, T. Zhang, Z. Liu, X. Long, Z. Wei, Z. Wang, L. Zhang, J. Wang, F. Yan, S. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1;
30. e) L. Hu, J. Peng, W. Wang, Z. Xia, J. Yuan, J. Lu, X. Huang, W. Ma, H. Song, W. Chen, Y.-B. Cheng, J. Tang, ACS Photon. 2014, 1, 547;
31. f) K.-C. Wang, P.-S. Shen, M.-H. Li, S. Chen, M.-W. Lin, P. Chen, T.-F. Guo, ACS Appl. Mater. Interface 2014, 6, 11851;
32. g) J. Y. Jeng, K. C. Chen, T. Y. Chiang, P. Y. Lin, T. D. Tsai, Y. C. Chang, T. F. Guo, P. Chen, T. C. Wen, Y. J. Hsu, Adv. Mater. 2014, 24, 4107.
33. J. H. Kim, P. W. Liang, S. T. Williams, N. Cho, C. C. Chueh, M. S. Glaz, D. S. Ginger, A. K. Jen, Adv. Mater. 2015, 27, 695.
34. a) A. G. Merzhanov, J. Mater. Chem. 2004, 14, 1779;
35. b) K. Deshpande, A. Mukasyan, A. Varma, Chem. Mater. 2004, 16, 4896;
36. c) M. Epifani, E. Melissano, G. Pace, M. Schioppa, J. Eur. Ceram. Soc. 2007, 27, 115.
37. a) Y. S. Rim, H. S. Lim, H. J. Kim, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3565;
38. b) J. W. Hennek, J. Smith, A. Yan, M.-G. Kim, W. Zhao, V. P. Dravid, A. Facchetti, T. J. Marks, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10729;
39. c) X. Yu, J. Smith, N. Zhou, L. Zeng, P. Guo, Y. Xia, A. Alvarez, S. Aghion, H. Lin, J. Yu, R. P. H. Chang, M. J. Bedzyk, R. Ferragut, T. J. Marks, A. Facchetti, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2015, 112, 3217.
40. M.-G. Kim, M. G. Kanatzidis, A. Facchetti, T. J. Marks, Nat. Mater. 2011, 10, 382.
41. a) C. Yao, X. Xu, J. Wang, L. Shi, L. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 1100;
42. b) S. Bai, M. Cao, Y. Jin, X. Dai, X. Liang, Z. Ye, M. Li, J. Cheng, X. Xiao, Z. Wu, Z. Xia, B. Sun, E. Wang, Y. Mo, F. Gao, F. Zhang, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301460.
43. a) S. T. Williams, C.-C. Chueh, A. K.-Y. Jen, Small 2015, 26, 3088;
44. b) P.-W. Liang, C.-Y. Liao, C.-C. Chueh, F. Zuo, S. T. Williams, X.-K. Xin, J. Lin, A. K.-Y. Jen, Adv. Mater. 2014, 26, 3748.
45. N. J. Jeon, J. H. Noh, Y. C. Kim, W. S. Yang, S. Ryu, S. I. Seok, Nat. Mater. 2014, 13, 897.
46. P. W. Liang, C. C. Chueh, S. T. Williams, A. K. Y. Jen, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1402321.
47. a) Q. Wang, J.-E. Moser, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14945;
48. b) G. Garcia-Belmonte, P. P. Boix, J. Bisquert, M. Sessolo, H. J. Bolink, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2010, 94, 366;
49. c) H.-S. Kim, J.-W. Lee, N. Yantara, P. P. Boix, S. A. Kulkarni, S. Mhaisalkar, M. Grätzel, N.-G. Park, Nano Lett. 2013, 13, 2412;
50. d) E. J. Juarez-Perez, M. Wuβler, F. Fabregat-Santiago, K. Lakus-Wollny, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 680;
51. e) L. Liu, A. Mei, T. Liu, P. Jiang, Y. Sheng, L. Zhang, H. Han, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1790.
52. a) H. J. Snaith, A. Abate, J. M. Ball, G. E. Eperon, T. Leijtens, N. K. Noel, S. D. Stranks, J. T.-W. Wang, K. Wojciechowski, W. Zhang, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1511;
53. b) Z. Xiao, C. Bi, Y. Shao, Q. Dong, Q. Wang, Y. Yuan, C. Wang, Y. Gao, J. Huang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2619;
54. c) E. L. Unger, E. T. Hoke, C. D. Bailie, W. H. Nguyen, A. R. Bowring, T. Heumüller, M. G. Christoforod, M. D. McGehee, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3690;
55. d) Z. Xiao, Y. Yuan, Y. Shao, Q. Wang, Q. Dong, C. Bi, P. Sharma, A. Gruverman, J. Huang, Nat. Mater. 2015, 14, 193;
56. e) W. Tress, N. Marinova, T. Moehl, S. M. Zakeeruddin, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 995.