High-efficient hole-transport-material-free carbon-based all-inorganic perovskite solar cells using Cs-doped TiO2 nanorods array as the electron transport layer

纳米棒 材料科学 钙钛矿(结构) 能量转换效率 兴奋剂 光电子学 碳纤维 纳米技术 电极 电子迁移率 化学工程 化学 复合材料 复合数 工程类 物理化学
作者
Zhimin Xu,Zhaobin Zhang,Xingfu Zhou
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:922: 166186-166186 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2022.166186
摘要

Vertical-oriented Cs-doped rutile TiO2 nanorod (Cs-TiO2 NR) arrays were prepared without a seed layer through the hydrothermal method. One-dimension TiO2 nanorod (TiO2 NR) arrays not only provide a direct and fast channel for charge transfer but also increase the perovskite loading amount. Further research shows that the conduction band minimum of Cs-TiO2 NRs increases from − 3.94 eV to − 3.86 eV when compared with the pristine TiO2 NRs, which favors the positive band alignment at the ETL/perovskite interface and reduces the carrier recombination and energy loss. Furthermore, we simultaneously replaced the expensive and unstable organic hole transport layer and noble metal electrode with a carbon electrode for the purpose of reducing the cost of the PSCs. The study proves that Cs-TiO2 NRs not only improve the energy level arrangement at the ETL/perovskite interface but also reduce the density of defect states at the interface and increase carrier lifetime. The hole-transport-material-free carbon-based all-inorganic FTO/Cs-TiO2 NRs/CsPbI2.25Br0.75/C solar devices exhibited a high-power conversion efficiency (PCE) of 12.72%, showing a 16% increase in PCE when compared with the control device. This work opens the door to the preparation of high-efficiency hole-transport-material-free carbon-based all-inorganic PSCs via the energy level calibration engineering.

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