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Efficiency and Stability Enhancement of Perovskite Solar Cells Utilizing a Thiol Ligand and MoS2 (100) Nanosheet Surface Modification

纳米片 钙钛矿(结构) 材料科学 能量转换效率 表面改性 化学工程 钙钛矿太阳能电池 太阳能电池 硫醇 分析化学(期刊) 纳米技术
作者
M. Karimipour,Sepideh Khazraei,Byeong Jo Kim,Gerrit Boschloo,Malin B. Johansson
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:4 (12): 14080-14092 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acsaem.1c02412
摘要

Surface modification of perovskite films using a combination of 1-dodecanethiol (DT) and MoS2 nanosheets is investigated for perovskite solar cells. This surface modification is studied for two different types of perovskites, one with triple cations (CsFAMA) and one with double cations (FAMA), resulting in solar cell devices with power conversion efficiency (PCE) values of 18–19 and >20%, respectively. In both cases, stability enhancement is observed with DT and MoS2 surface modification using three different stability tracking protocols. The results reveal that by including DT and MoS2, the device retains 92% of its highest efficiency after 2200 h in dark (in air), while the standard device retained only 72%. Moreover, after light cycling, the device with DT and MoS2 retained 80%, and the standard device retained 55% of its maximum PCE. Moreover, these surface modifications gave rise to 58% decrease in the number of short-circuited devices and more reproducible results. Different characterizations revealed that the stability and efficiency enhancement is mainly due to reduced interface trap densities, improved charge transfer, and longer charge carrier lifetime. Moreover, the DT and MoS2 modifications induce hydrophobicity with an average contact angle over 80°.

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