Boosting Perovskite Solar Cells Performance and Stability through Doping a Poly-3(hexylthiophene) Hole Transporting Material with Organic Functionalized Carbon Nanostructures

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 41, 2016, Pages 7443-7453

  Gatti, Teresa ^a   Casaluci, Simone ^b   Prato, Mirko ^c   Salerno, Marco ^c   Di Stasio, Francesco ^c   Ansaldo, Alberto ^c   Menna, Enzo ^a   Di Carlo, Aldo ^b   Bonaccorso, Francesco ^c  

^a UNIVERSITY OF PADOVA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF ROME TOR VERGATA   (Italy)

^c ISTITUTO ITALIANO DI TECNOLOGIA   (Italy)

Author keywords

carbon nanotubes; graphene based materials; hole transporting materials; perovskite solar cells; solar cells stabilities

Indexed keywords

CARBON NANOTUBES; GRAPHENE; HOLE MOBILITY; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NANOSTRUCTURES; NANOTUBES; ORGANIC CARBON; PEROVSKITE; PEROVSKITE SOLAR CELLS; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBES (SWCN); SOLAR POWER GENERATION; YARN;

CARBON NANOSTRUCTURES; HOLE-TRANSPORTING MATERIALS; INTERFACIAL CONTACT; PHOTOVOLTAIC PERFORMANCE; POLY-3-HEXYLTHIOPHENE; POWER CONVERSION EFFICIENCIES; REDUCED GRAPHENE OXIDES; SINGLE-WALLED CARBON NANOTUBE (SWCNTS);

SOLAR CELLS;

EID: 84987642379     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201602803     Document Type: Article

References (83)

1. P. Docampo, S. Guldin, T. Leijtens, N. K. Noel, U. Steiner, H. J. Snaith, Adv. Mater. 2014, 26, 4013.
2. A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, Chem. Rev. 2010, 110, 6595.
3. S.-S. Li, C.-W. Chen, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 10574.
4. N.-G. Park, Mater. Today 2014, 18, 65.
5. W. S. Yang, J. H. Noh, N. J. Jeon, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo, S. Il Seok, Science 2015, 348, 1234.
6. NREL (National Renewable Energy Laboratory) Best Research-Cell Efficiencies, http://www.nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.j (accessed: May 5, 2016).
7. M. A. Green, A. Ho-Baillie, H. J. Snaith, Nat. Photonics 2014, 8, 506.
8. G. Xing, N. Mathews, S. Sun, S. S. Lim, Y. M. Lam, M. Gratzel, S. Mhaisalkar, T. C. Sum, Science 2013, 342, 344.
9. M. A. Loi, J. C. Hummelen, Nat. Mater. 2013, 12, 1087.
10. T. C. Sum, N. Mathews, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2518.
11. C. Motta, F. El-Mellouhi, S. Sanvito, Sci. Rep. 2015, 5, 12746.
12. G. Calogero, A. Bartolotta, G. Di Marco, A. Di Carlo, F. Bonaccorso, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 3244.
13. H. J. Snaith, M. Grätzel, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 262114.
14. A. Abate, T. Leijtens, S. Pathak, J. Teuscher, R. Avolio, M. E. Errico, J. Kirkpatrik, J. M. Ball, P. Docampo, I. McPherson, H. J. Snaith, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 2572.
15. S. Wang, W. Yuan, Y. S. Meng, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 24791.
16. Y. Rong, L. Liu, A. Mei, X. Li, H. Han, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1.
17. D. Wang, M. Wright, N. K. Elumalai, A. Uddin, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2016, 147, 255.
18. F. Di Giacomo, S. Razza, F. Matteocci, A. D'Epifanio, S. Licoccia, T. M. Brown, A. Di Carlo, J. Power Sources 2014, 251, 152.
19. J. Yang, B. D. Siempelkamp, D. Liu, T. L. Kelly, ACS Nano 2015, 9, 1955.
20. J. H. Heo, S. H. Im, J. H. Noh, T. N. Mandal, C.-S. Lim, J. A. Chang, Y. H. Lee, H. Kim, A. Sarkar, N. K. M. Gratzel, S. Il Seok, Nat. Photonics 2013, 7, 486.
21. S. N. Habisreutinger, T. Leijtens, G. E. Eperon, S. D. Stranks, R. J. Nicholas, H. J. Snaith, Nano Lett. 2014, 14, 5561.
22. S. N. Habisreutinger, T. Leijtens, G. E. Eperon, S. D. Stranks, R. J. Nicholas, H. J. Snaith, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 4207.
23. Q. Luo, Y. Zhang, C. Liu, J. Li, N. Wang, H. Lin, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 15996.
24. J. Cao, Y.-M. Liu, X. Jing, J. Yin, J. Li, B. Xu, Y.-Z. Tan, N. Zheng, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10914.
25. Y. Jiao, F. Ma, G. Gao, H. Wang, J. Bell, T. Frauenheim, A. Du, RSC Adv. 2015, 5, 82346.
26. R. Ihly, A.-M. Dowgiallo, M. Yang, P. Schulz, N. J. Stanton, O. G. Reid, A. J. Ferguson, K. Zhu, J. J. Berry, J. L. Blackburn, Energy Environ. Sci. 2016, 9, 1439.
27. A. L. Palma, L. Cinà, S. Pescetelli, A. Agresti, M. Raggio, R. Paolesse, F. Bonaccorso, A. Di Carlo, Nano Energy 2016, 22, 349.
28. W. Wenseleers, I. I. Vlasov, E. Goovaerts, E. D. Obraztsova, A. S. Lobach, A. Bouwen, Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 1105.
29. F. Bonaccorso, T. Hasan, P. H. Tan, C. Sciascia, G. Privitera, G. Di Marco, P. G. Gucciardi, A. C. Ferrari, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17267.
30. F. Bonaccorso, A. Bartolotta, J. N. Coleman, C. Backes, Adv. Mater. 2016, 28, 6136.
31. S. Casaluci, A. Di Carlo, F. Bonaccorso, T. Gatti, E. Menna, Nanotechnol., 2015 IEEE 15th Int. Conf. IEEE, Rome, Italy, 2015, pp. 41–44.
32. J. Ye, X. Li, J. Zhao, X. Mei, Q. Li, RSC Adv. 2016, 6, 36356.
33. T. Gatti, N. Vicentini, M. Mba, E. Menna, European J. Org. Chem. 2016, 2016, 1071.
34. Z. Xiang, Q. Dai, J.-F. Chen, L. Dai, Adv. Mater. 2016, 28, 6253.
35. P. Bacˇová, A. N. Rissanou, V. Harmandaris, Macromolecules 2015, 48, 9024.
36. S. Cataldo, P. Salice, E. Menna, B. Pignataro, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5919.
37. D. Benetti, K. T. Dembele, J. Benavides, H. Zhao, S. Cloutier, I. Concina, A. Vomiero, F. Rosei, J. Mater. Chem. C 2016, 4, 3555.
38. J. Lee, M. M. Menamparambath, J.-Y. Hwang, S. Baik, ChemSusChem 2015, 8, 2358.
39. A. Capasso, A. E. D. R. Castillo, H. Sun, A. Ansaldo, V. Pellegrini, F. Bonaccorso, Solid State Commun. 2015, 224, 53.
40. Y. Hernandez, V. Nicolosi, M. Lotya, F. M. Blighe, Z. Sun, S. De, I. T. McGovern, B. Holland, M. Byrne, Y. K. Gun'Ko, J. J. Boland, P. Niraj, G. Duesberg, S. Krishnamurthy, R. Goodhue, J. Hutchison, V. Scardaci, A. C. Ferrari, J. N. Coleman, Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 563.
41. N. Vicentini, T. Gatti, P. Salice, G. Scapin, C. Marega, F. Filippini, E. Menna, Carbon N. Y. 2015, 95, 725.
42. Y. Lin, M. J. Meziani, Y.-P. Sun, J. Mater. Chem. 2007, 17, 1143.
43. F. Bonaccorso, N. Balis, M. M. Stylianakis, M. Savarese, C. Adamo, M. Gemmi, V. Pellegrini, E. Stratakis, E. Kymakis, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3870.
44. D. Tasis, N. Tagmatarchis, A. Bianco, M. Prato, Chem. Rev. 2006, 106, 1105.
45. V. Georgakilas, M. Otyepka, A. B. Bourlinos, V. Chandra, N. Kim, K. C. Kemp, P. Hobza, R. Zboril, K. S. Kim, Chem. Rev. 2012, 112, 6156.
46. P. Salice, E. Fabris, C. Sartorio, D. Fenaroli, V. Figà, M. P. Casaletto, S. Cataldo, B. Pignataro, E. Menna, Carbon N. Y. 2014, 74, 73.
47. J. L. Bahr, J. M. Tour, Chem. Mater. 2001, 13, 3823.
48. F. Bonaccorso, A. Lombardo, T. Hasan, Z. Sun, L. Colombo, A. C. Ferrari, Mater. Today 2012, 15, 564.
49. R. B. Weisman, S. M. Bachilo, Nano Lett. 2003, 3, 1235.
50. H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa, I. Umezu, S. Suzuki, Y. Ohtsuka, Y. Achiba, Synth. Met. 1999, 103, 2555.
51. M. D'Este, M. De Nardi, E. Menna, Eur. J. Org. Chem. 2006, 2006, 2517.
52. P. Salice, C. Sartorio, A. Burlini, R. Improta, B. Pignataro, E. Menna, J. Mater. Chem. C 2015, 3, 303.
53. F. Bonaccorso, M. Zerbetto, A. C. Ferrari, V. Amendola, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 13217.
54. P. Salice, A. Gambarin, N. Daldosso, F. Mancin, E. Menna, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 27028.
55. J. J. Apperloo, R. A. J. Janssen, M. M. Nielsen, K. Bechguard, Adv. Mater. 2000, 12, 1594.
56. T. Yamamoto, D. Komarudin, M. Arai, B.-L. Lee, H. Suganuma, N. Asakawa, Y. Inoue, K. Kubota, S. Sasaki, T. Fukuda, H. Matsuda, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2047.
57. H. Tachibana, N. Hosaka, Y. Tokura, Macromolecules 2001, 34, 1823.
58. P. J. Brown, D. S. Thomas, A. Köhler, J. S. Wilson, J.-S. Kim, C. M. Ramsdale, H. Sirringhaus, R. H. Friend, Phys. Rev. B 2003, 67, 64203.
59. F. Zheng, W.-L. Xu, H.-D. Jin, X.-T. Hao, K. P. Ghiggino, RSC Adv. 2015, 5, 89515.
60. T. Hasan, P. H. Tan, F. Bonaccorso, A. G. Rozhin, V. Scardaci, W. I. Milne, A. C. Ferrari, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20227.
61. S. J. Henley, R. A. Hatton, G. Y. Chen, C. Gao, H. Zeng, H. W. Kroto, S. R. P. Silva, Small 2007, 3, 1927.
62. V. Saini, O. Abdulrazzaq, S. Bourdo, E. Dervishi, A. Petre, V. G. Bairi, T. Mustafa, L. Schnackenberg, T. Viswanathan, A. S. Biris, J. Appl. Phys. 2012, 112, 054327.
63. P. H. Tan, A. G. Rozhin, T. Hasan, P. Hu, V. Scardaci, W. I. Milne, A. C. Ferrari, Phys. Rev. Lett. 2007, 99, 137402.
64. P. H. Tan, T. Hasan, F. Bonaccorso, V. Scardaci, A. G. Rozhin, W. I. Milne, A. C. Ferrari, Phys. E Low-dimensional Syst. Nanostruct. 2008, 40, 2352.
65. A. M. Crotty, A. N. Gizzi, H. J. Rivera-Jacquez, A. E. Masunov, Z. Hu, J. A. Geldmeier, A. J. Gesquiere, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 19975.
66. I. F. Perepichka, D. F. Perepichka, Handbook of Thiophene-Based Materials: Applications in Organic Electronics and Photonics, John Wiley & Sons, Chichester, UK 2009.
67. S. Casaluci, L. Cinà, A. Pockett, P. S. Kubiak, R. G. Niemann, A. Reale, A. Di Carlo, P. J. Cameron, J. Power Sources 2015, 297, 504.
68. S. Ameen, M. A. Rub, S. A. Kosa, K. A. Alamry, M. S. Akhtar, H.-S. Shin, H.-K. Seo, A. M. Asiri, M. K. Nazeeruddin, ChemSusChem 2016, 9, 10.
69. M. O. Reese, S. A. Gevorgyan, M. Jørgensen, E. Bundgaard, K. S. R. D. S. Ginley, D. C. Olson, M. T. Lloyd, P. Morvillo, K. E. A. A. Elschner, O. Haillant, T. R. Currier, V. Shrotriya, M. Hermenau, M. Riede, K. R. Kirov, G. Trimmel, T. Rath, O. Inganas, F. Zhang, M. Andersson, K. Tvingstedt, M. Lira-Cantu, D. Laird, C. McGuiness, S. J. Gowrisanker, M. Pannone, M. Xiao, J. Hauch, R. Steim, D. M. DeLongchamp, R. Rosch, H. Hoppe, N. Espinosa, A. Urbina, G. Yaman-Uzunoglu, J.-B. Bonekamp, A. J. J. M. vanBreemen, C. Girotto, E. Voroshazi, F. C. Krebs, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 1253.
70. C. Goh, R. J. Kline, M. D. McGehee, E. N. Kadnikova, J. M. J. Fréchet, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 122110.
71. M. P. Arciniegas, F. Di Stasio, H. Li, D. Altamura, L. De Trizio, M. Prato, A. Scarpellini, I. Moreels, R. Krahne, L. Manna, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 4535.
72. P. Wick, A. E. Louw-Gaume, M. Kucki, H. F. Krug, K. Kostarelos, B. Fadeel, K. A. Dawson, A. Salvati, E. Vázquez, L. Ballerini, M. Tretiach, F. Benfenati, E. Flahaut, L. Gauthier, M. Prato, A. Bianco, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7714.
73. H. Ishii, K. Sugiyama, E. Ito, K. Seki, Adv. Mater. 1999, 11, 605.
74. T. C. Sum, S. Chen, G. Xing, X. Liu, B. Wu, Nanotechnology 2015, 26, 342001.
75. P. Schulz, E. Edri, S. Kirmayer, G. Hodes, D. Cahen, A. Kahn, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1377.
76. A. Calloni, A. Abate, G. Bussetti, G. Berti, R. Yivlialin, F. Ciccacci, L. Duò, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 21329.
77. I. Chung, B. Lee, J. He, R. P. H. Chang, M. G. Kanatzidis, Nature 2012, 485, 486.
78. M. Baghgar, M. D. Barnes, ACS Nano 2015, 9, 7105.
79. E. V Canesi, M. Binda, A. Abate, S. Guarnera, L. Moretti, V. D'Innocenzo, R. S. S. Kumar, C. Bertarelli, A. Abrusci, H. Snaith, A. Calloni, A. Brambilla, F. Ciccacci, S. Aghion, F. Moia, R. Ferragut, C. Melis, G. Malloci, A. Mattoni, G. Lanzani, A. Petrozza, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9068.
80. Z. Zhou, S. Pang, Z. Liu, H. Xu, G. Cui, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 19205.
81. F. Matteocci, G. Mincuzzi, F. Giordano, A. Capasso, E. Artuso, C. Barolo, G. Viscardi, T. M. Brown, A. Reale, A. Di Carlo, Org. Electron. 2013, 14, 1882.
82. M. G. Helander, M. T. Greiner, Z. B. Wang, Z. H. Lu, Appl. Surf. Sci. 2010, 256, 2602.
83. J. E. Mates, I. S. Bayer, M. Salerno, P. J. Carroll, Z. Jiang, L. Liu, C. M. Megaridis, Carbon N. Y. 2015, 87, 163.