Co‐Doping Approach for Enhanced Electron Extraction to TiO2 for Stable Inorganic Perovskite Solar Cells

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作者
Thomas W. Gries,Davide Regaldo,Hans Köbler,Noor Titan Putri Hartono,Steven P. Harvey,Maxim Simmonds,Chiara Frasca,Marlene Härtel,Gennaro V. Sannino,Roberto Félix,Elif Hüsam,Ahmed Saleh,Regan G. Wilks,Fengshuo Zu,Emilio Gutierrez‐Partida,Zafar Iqbal,Zahra Loghman Nia,Fengjiu Yang,Paola Delli Veneri,Kai Zhu
出处
期刊:Small science [Wiley]
卷期号:5 (7): 2400578-2400578 被引量:3
标识
DOI:10.1002/smsc.202400578
摘要

Inorganic perovskite CsPbI 3 solar cells hold great potential for improving the operational stability of perovskite photovoltaics. However, electron extraction is limited by the low conductivity of TiO 2 , representing a bottleneck for achieving stable performance. In this study, a co‐doping strategy for TiO 2 using Nb(V) and Sn(IV), which reduces the material's work function by 80 meV compared to Nb(V) mono‐doped TiO 2 , is introduced. To gain fundamental understanding of the processes at the interfaces between the perovskite and charge‐selective layer, transient surface photovoltage measurements are applied, revealing the beneficial effect of the energetic and structural modification on electron extraction across the CsPbI 3 /TiO 2 interface. Using 2D drift‐diffusion simulations, it is found that co‐doping reduces the interface hole recombination velocity by two orders of magnitude, increasing the concentration of extracted electrons by 20%. When integrated into n–i–p solar cells, co‐doped TiO 2 enhances the projected T S80 lifetimes under continuous AM1.5G illumination by a factor of 25 compared to mono‐doped TiO 2 . This study provides fundamental insights into interfacial charge extraction and its correlation with operational stability of perovskite solar cells, offering potential applications for other charge‐selective contacts.
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