Display options
Share it on

Adv Mater. 2019 Sep;31(39):e1902902. doi: 10.1002/adma.201902902. Epub 2019 Aug 12.

Multifunctional Chemical Linker Imidazoleacetic Acid Hydrochloride for 21% Efficient and Stable Planar Perovskite Solar Cells.

Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)

Jiangzhao Chen, Xing Zhao, Seul-Gi Kim, Nam-Gyu Park

Affiliations

  1. School of Chemical Engineering, Sungkyunkwan University (SKKU), Suwon, 16419, Korea.

PMID: 31402565 DOI: 10.1002/adma.201902902

Abstract

Chemical interaction at a heterojunction interface induced by an appropriate chemical linker is of crucial importance for high efficiency, hysteresis-less, and stable perovskite solar cells (PSCs). Effective interface engineering in PSCs is reported via a multifunctional chemical linker of 4-imidazoleacetic acid hydrochloride (ImAcHCl) that can provide a chemical bridge between SnO

© 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Keywords: SnO2 ; imidazoleacetic acid; interface engineering; interface passivation; perovskite solar cell

References

  1. a) W. S. Yang, B. W. Park, E. H. Jung, N. J. Jeon, Y. C. Kim, D. U. Lee, S. S. Shin, J. Seo, E. K. Kim, J. H. Noh, S. I. Seok, Science 2017, 356, 1376; - PubMed
  2. b) H. Zhou, Q. Chen, G. Li, S. Luo, T.-B. Song, H.-S. Duan, Z. Hong, J. You, Y. Liu, Y. Yang, Science 2014, 345, 542; - PubMed
  3. c) D. Bi, C. Yi, J. Luo, J.-D. Décoppet, F. Zhang, S. M. Zakeeruddin, X. Li, A. Hagfeldt, M. Grätzel, Nat. Energy 2016, 1, 16142; - PubMed
  4. d) J.-Y. Seo, H.-S. Kim, S. Akin, M. Stojanovic, E. Simon, M. Fleischer, A. Hagfeldt, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2985; - PubMed
  5. e) M. Saliba, T. Matsui, K. Domanski, J.-Y. Seo, A. Ummadisingu, S. M. Zakeeruddin, J.-P. Correa-Baena, W. R. Tress, A. Abate, A. Hagfeldt, Science 2016, 354, 206; - PubMed
  6. f) Q. Jiang, Z. Chu, P. Wang, X. Yang, H. Liu, Y. Wang, Z. Yin, J. Wu, X. Zhang, J. You, Adv. Mater. 2017, 29, 1703852; - PubMed
  7. g) L. G. Wang, H. P. Zhou, J. N. Hu, B. L. Huang, M. Z. Sun, B. W. Dong, G. H. J. Zheng, Y. Huang, Y. H. Chen, L. Li, Z. Q. Xu, N. X. Li, Z. Liu, Q. Chen, L. D. Sun, C. H. Yan, Science 2019, 363, 265; - PubMed
  8. h) N. J. Jeon, H. Na, E. H. Jung, T.-Y. Yang, Y. G. Lee, G. Kim, H.-W. Shin, S. I. Seok, J. Lee, J. Seo, Nat. Energy 2018, 3, 682. - PubMed
  9. H. S. Kim, C. R. Lee, J. H. Im, K. B. Lee, T. Moehl, A. Marchioro, S. J. Moon, R. Humphry-Baker, J. H. Yum, J. E. Moser, M. Gratzel, N. G. Park, Sci. Rep. 2012, 2, 591. - PubMed
  10. NREL's “Best Research-Cell Efficiencies” Chart, https://www.nrel.gov/pv/assets/pdfs/best-research-cell-efficiencies-190416.pdf (accessed: April 2019). - PubMed
  11. Z. Guo, L. Gao, C. Zhang, Z. Xu, T. Ma, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 4572. - PubMed
  12. J. Chen, N.-G. Park, J. Phys. Chem. C 2018, 122, 14039. - PubMed
  13. a) G. Xing, N. Mathews, S. Sun, S. S. Lim, Y. M. Lam, M. Grätzel, S. Mhaisalkar, T. C. Sum, Science 2013, 342, 344; - PubMed
  14. b) S. D. Stranks, G. E. Eperon, G. Grancini, C. Menelaou, M. J. Alcocer, T. Leijtens, L. M. Herz, A. Petrozza, H. J. Snaith, Science 2013, 342, 341. - PubMed
  15. H. R. Tan, A. Jain, O. Voznyy, X. Z. Lan, F. P. G. de Arquer, J. Z. Fan, R. Quintero-Bermudez, M. J. Yuan, B. Zhang, Y. C. Zhao, F. J. Fan, P. C. Li, L. N. Quan, Y. B. Zhao, Z. H. Lu, Z. Y. Yang, S. Hoogland, E. H. Sargent, Science 2017, 355, 722. - PubMed
  16. P. Zhang, J. Wu, T. Zhang, Y. Wang, D. Liu, H. Chen, L. Ji, C. Liu, W. Ahmad, Z. D. Chen, Adv. Mater. 2018, 30, 1703737. - PubMed
  17. Q. Jiang, X. Zhang, J. You, Small 2018, 14, 1801154. - PubMed
  18. J. Lee, J. Kim, C. L. Lee, G. Kim, T. K. Kim, H. Back, S. Jung, K. Yu, S. Hong, S. Lee, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1700226. - PubMed
  19. D. Yang, R. Yang, K. Wang, C. Wu, X. Zhu, J. Feng, X. Ren, G. Fang, S. Priya, S. F. Liu, Nat. Commun. 2018, 9, 3239. - PubMed
  20. K. Choi, J. Lee, H. I. Kim, C. W. Park, G.-W. Kim, H. Choi, S. Park, S. A. Park, T. Park, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 3238. - PubMed
  21. a) J. W. Lee, Z. H. Dai, T. H. Han, C. Choi, S. Y. Chang, S. J. Lee, N. De Marco, H. X. Zhao, P. Y. Sun, Y. Huang, Y. Yang, Nat. Commun. 2018, 9, 10; - PubMed
  22. b) Z. H. Liu, J. N. Hu, H. Y. Jiao, L. Li, G. H. J. Zheng, Y. H. Chen, Y. Huang, Q. Zhang, C. Shen, Q. Chen, H. P. Zhou, Adv. Mater. 2017, 29, 8. - PubMed
  23. E. H. Anaraki, A. Kermanpur, L. Steier, K. Domanski, T. Matsui, W. Tress, M. Saliba, A. Abate, M. Grätzel, A. Hagfeldt, Energy Environ. Sci. 2016, 9, 3128. - PubMed
  24. T. L. Bu, X. P. Liu, Y. Zhou, J. P. Yi, X. Huang, L. Luo, J. Y. Xiao, Z. L. Ku, Y. Peng, F. Z. Huang, Y. B. Cheng, J. Zhong, Energy Environ. Sci. 2017, 10, 2509. - PubMed
  25. J.-Y. Chen, C.-C. Chueh, Z. Zhu, W.-C. Chen, A. K.-Y. Jen, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2017, 164, 47. - PubMed
  26. Z. Chen, G. Yang, X. Zheng, H. Lei, C. Chen, J. Ma, H. Wang, G. Fang, J. Power Sources 2017, 351, 123. - PubMed
  27. Q. Jiang, L. Zhang, H. Wang, X. Yang, J. Meng, H. Liu, Z. Yin, J. Wu, X. Zhang, J. You, Nat. Energy 2017, 2, 16177. - PubMed
  28. Q. Jiang, Y. Zhao, X. Zhang, X. Yang, Y. Chen, Z. Chu, Q. Ye, X. Li, Z. Yin, J. You, Nat. Photonics 2019, 13, 460. - PubMed
  29. J. Chen, N. G. Park, Adv. Mater. 2018, 30, 1803019. - PubMed
  30. a) N. Ahn, K. Kwak, M. S. Jang, H. Yoon, B. Y. Lee, J.-K. Lee, P. V. Pikhitsa, J. Byun, M. Choi, Nat. Commun. 2016, 7, 13422; - PubMed
  31. b) J. Chen, S. G. Kim, N. G. Park, Adv. Mater. 2018, 30, 1801948; - PubMed
  32. c) C. Ran, J. Xu, W. Gao, C. Huang, S. Dou, Chem. Soc. Rev. 2018, 47, 4581; - PubMed
  33. d) J. Chen, S.-G. Kim, X. Ren, H. S. Jung, N.-G. Park, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 4977; - PubMed
  34. e) R. Wang, M. Mujahid, Y. Duan, Z. K. Wang, J. Xue, Y. Yang, Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1808843. - PubMed
  35. a) L. Zuo, H. Guo, S. Jariwala, N. De Marco, S. Dong, R. DeBlock, D. S. Ginger, B. Dunn, M. Wang, Y. Yang, Sci. Adv. 2017, 3, e1700106; - PubMed
  36. b) R. Wang, J. Xue, L. Meng, J.-W. Lee, Z. Zhao, P. Sun, L. Cai, T. Huang, Z. Wang, Z.-K. Wang, Y. Duan, J. L. Yang, S. Tan, Y. Yuan, Y. Huang, Y. Yang, Joule 2019, 3, 1464. - PubMed
  37. a) J. Chen, J. Y. Seo, N. G. Park, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1702714; - PubMed
  38. b) M. M. Tavakoli, D. Bi, L. Pan, A. Hagfeldt, S. M. Zakeeruddin, M. Grätzel, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1800275; - PubMed
  39. c) K. T. Cho, S. Paek, G. Grancini, C. Roldán-Carmona, P. Gao, Y. Lee, M. K. Nazeeruddin, Energy Environ. Sci. 2017, 10, 621; - PubMed
  40. d) K. T. Cho, G. Grancini, Y. Lee, E. Oveisi, J. Ryu, O. Almora, M. Tschumi, P. A. Schouwink, G. Seo, S. Heo, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 952. - PubMed
  41. a) J. Cao, B. Wu, R. Chen, Y. Wu, Y. Hui, B. W. Mao, N. Zheng, Adv. Mater. 2018, 30, 1705596; - PubMed
  42. b) J. Peng, Y. Wu, W. Ye, D. A. Jacobs, H. Shen, X. Fu, Y. Wan, N. Wu, C. Barugkin, H. T. Nguyen, Energy Environ. Sci. 2017, 10, 1792; - PubMed
  43. c) X. J. Zhao, L. M. Tao, H. Li, W. C. Huang, P. Y. Sun, J. Liu, S. S. Liu, Q. Sun, Z. F. Cui, L. J. Sun, Y. Shen, Y. Yang, M. K. Wang, Nano Lett. 2018, 18, 2442; - PubMed
  44. d) J. Jiang, Z. Jin, J. Lei, Q. Wang, X. Zhang, J. Zhang, F. Gao, S. F. Liu, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 9514. - PubMed
  45. A. N. Cho, N. G. Park, ChemSusChem 2017, 10, 3687. - PubMed
  46. G. Yang, C. Wang, H. Lei, X. Zheng, P. Qin, L. Xiong, X. Zhao, Y. Yan, G. Fang, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 1658. - PubMed
  47. L. Zuo, Q. Chen, N. De Marco, Y.-T. Hsieh, H. Chen, P. Sun, S.-Y. Chang, H. Zhao, S. Dong, Y. Yang, Nano Lett. 2017, 17, 269. - PubMed
  48. T. Bu, J. Li, F. Zheng, W. Chen, X. Wen, Z. Ku, Y. Peng, J. Zhong, Y.-B. Cheng, F. Huang, Nat. Commun. 2018, 9, 4609. - PubMed
  49. a) R. Azmi, W. T. Hadmojo, S. Sinaga, C. L. Lee, S. C. Yoon, I. H. Jung, S. Y. Jang, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1701683; - PubMed
  50. b) L. Zuo, Z. Gu, T. Ye, W. Fu, G. Wu, H. Li, H. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2674. - PubMed
  51. Y. Zhang, X. Liu, P. Li, Y. Duan, X. Hu, F. Li, Y. Song, Nano Energy 2019, 56, 733. - PubMed
  52. D. Yang, X. Zhou, R. Yang, Z. Yang, W. Yu, X. Wang, C. Li, S. F. Liu, R. P. Chang, Energy Environ. Sci. 2016, 9, 3071. - PubMed
  53. a) X. Huang, Z. Hu, J. Xu, P. Wang, L. Wang, J. Zhang, Y. Zhu, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2017, 164, 87; - PubMed
  54. b) B. Bob, T.-B. Song, C.-C. Chen, Z. Xu, Y. Yang, Chem. Mater. 2013, 25, 4725. - PubMed
  55. a) H. Du, P. Yao, Y. Sun, J. Wang, H. Wang, N. Yu, Sensors 2017, 17, 1822; - PubMed
  56. b) H. Jadhav, S. Suryawanshi, M. More, S. Sinha, Appl. Surf. Sci. 2017, 419, 764. - PubMed
  57. M. Park, J.-Y. Kim, H. J. Son, C.-H. Lee, S. S. Jang, M. J. Ko, Nano Energy 2016, 26, 208. - PubMed
  58. D. Yang, R. X. Yang, X. D. Ren, X. J. Zhu, Z. Yang, C. Li, S. Z. Liu, Adv. Mater. 2016, 28, 5206. - PubMed
  59. J. Chen, D. Lee, N.-G. Park, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 36338. - PubMed
  60. a) J. Bisquert, L. Bertoluzzi, I. Mora-Sero, G. Garcia-Belmonte, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 18983; - PubMed
  61. b) V. V. Brus, A. K. K. Kyaw, P. D. Maryanchuk, J. Zhang, Prog. Photovoltaics 2015, 23, 1526. - PubMed
  62. X. Zhao, H.-S. Kim, J.-Y. Seo, N.-G. Park, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 7148. - PubMed
  63. R. Fan, Y. Huang, L. Wang, L. Li, G. Zheng, H. Zhou, Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600460. - PubMed

Publication Types

Grant support