Light Harvesting and Charge Recombination in CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells Studied by Hole Transport Layer Thickness Variation

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作者
Nevena Marinova,Wolfgang Tress,Robin Humphry‐Baker,M. Ibrahim Dar,Vladimir B. Bojinov,Shaik M. Zakeeruddin,Mohammad Khaja Nazeeruddin,Michaël Grätzel
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:9 (4): 4200-4209 被引量:227
标识
DOI:10.1021/acsnano.5b00447
摘要

A tailored optimization of perovskite solar cells requires a detailed understanding of the processes limiting the device efficiency. Here, we study the role of the hole transport layer (HTL) spiro-MeOTAD and its thickness in a mesoscopic TiO2-based solar cell architecture. We find that a sufficiently thick (200 nm) HTL not only increases the charge carrier collection efficiency but also the light harvesting efficiency. This is due to an enhanced reflection of a smooth HTL/Au–electrode interface. The rough CH3NH3PbI3 perovskite surface requires an HTL thickness of >400 nm to avoid surface recombination and guarantee a high open-circuit voltage. Analyses of the electroluminescence efficiency and the diode ideality factor show that the open-circuit voltage becomes completely limited by trap-assisted recombination in the perovskite for a thick HTL. Thus, spiro-MeOTAD is a very good HTL choice from the device physics' point of view. The fill factor analyzed by the Suns-Voc method is not transport limited, but trap-recombination limited as well. Consequently, a further optimization of the device has to focus on defects in the polycrystalline perovskite film.

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