journal article·2017-01-13

Graphene Interface Engineering for Perovskite Solar Modules: 12.6% Power Conversion Efficiency over 50 cm2 Active Area

Antonio Agresti, Sara Pescetelli, Alessandro L. Palma, Antonio E. Del Rio Castillo, Dimitrios Konios, George Kakavelakis, Stefano Razza, Lucio Cinà, Emmanuel Kymakis, Francesco Bonaccorso, Aldo Di Carlo

ACS Energy Letters· Volume 2· Issue 1
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Abstract

Interfaces between perovskite solar cell (PSC) layer components play a pivotal role in obtaining high-performance premium cells and large-area modules. Graphene and related two-dimensional materials (GRMs) can be used to “on-demand” tune the interface properties of PSCs. We successfully used GRMs to realize large-area (active area 50.6 cm 2 ) perovskite-based solar modules (PSMs), achieving a record high power conversion efficiency of 12.6%. We on-demand modulated the photoelectrode charge dynamic by doping the mesoporous TiO 2 (mTiO 2 ) layer with graphene flakes. Moreover, we exploited lithium-neutralized graphene oxide flakes as interlayer at the mTiO 2 /perovskite interface to improve charge injection. Notably, prolonged aging tests have shown the long-term stability for both small- and large-area devices using graphene-doped mTiO 2 . Furthermore, the possibility of producing and processing GRMs in the form of inks opens a promising route for further scale-up and stabilization of the PSM, the gateway for the commercialization of this technology.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Perovskite Materials and Applications · Quantum Dots Synthesis And Properties · Conducting polymers and applications

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

C.H.O.S.E. (Centre for Hybrid and Organic Solar Energy), Department of Electronic Engineering, University of Rome Tor Vergata, via del Politecnico 1, 00133 Rome, Italy

Istituto Italiano di Tecnologia, Graphene Labs, Via Morego 30, 16163 Genova, Italy

Center of Materials Technology and Photonics & Electrical Engineering Department School of Applied Technology, Technological Educational Institute (T.E.I) of Crete Heraklion, 71 004 Crete, Greece

Funding

Horizon 2020 Framework Programme

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1021/ja809598r10.1021/ja809598r ↗
2. Best Research-Cell Efficiencies.http://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency_chart.jpg.
3. 10.1039/C4NR04144E10.1039/C4NR04144E ↗
4. 10.1039/C4TA05033A10.1039/C4TA05033A ↗
5. 10.1039/C4TA04953E10.1039/C4TA04953E ↗
6. 10.1038/nnano.2015.9010.1038/nnano.2015.90 ↗
7. 10.1016/j.mattod.2014.07.00710.1016/j.mattod.2014.07.007 ↗
8. 10.1039/C4TA05246C10.1039/C4TA05246C ↗
9. 10.1016/j.mattod.2013.12.00210.1016/j.mattod.2013.12.002 ↗
10. 10.1039/C4TA05226A10.1039/C4TA05226A ↗
11. 10.1039/C5EE03874J10.1039/C5EE03874J ↗
12. 10.1021/acsami.6b0775010.1021/acsami.6b07750 ↗
13. 10.1002/pssc.20160010110.1002/pssc.201600101 ↗
14. 10.1039/C4EE01216J10.1039/C4EE01216J ↗
15. 10.1038/nmat401410.1038/nmat4014 ↗
16. 10.1007/s12200-016-0630-310.1007/s12200-016-0630-3 ↗
17. 10.1021/acs.jpcc.5b1099410.1021/acs.jpcc.5b10994 ↗
18. 10.1039/C6CE00813E10.1039/C6CE00813E ↗
19. 10.1063/1.496247810.1063/1.4962478 ↗
20. 10.1039/C4EE01724B10.1039/C4EE01724B ↗
21. 10.1039/C5NR07971C10.1039/C5NR07971C ↗
22. 10.1088/0268-1242/30/10/10400310.1088/0268-1242/30/10/104003 ↗
23. 10.1126/science.aaa047210.1126/science.aaa0472 ↗
24. 10.1021/jz501118710.1021/jz5011187 ↗
25. 10.1021/jz501392m10.1021/jz501392m ↗
26. 10.1021/jz500113x10.1021/jz500113x ↗
27. 10.1039/C4CC09556A10.1039/C4CC09556A ↗
28. 10.1038/nature1234010.1038/nature12340 ↗
29. 10.1021/acsami.5b0744610.1021/acsami.5b07446 ↗
30. 10.1038/ncomms1021410.1038/ncomms10214 ↗
31. 10.1126/science.122860410.1126/science.1228604 ↗
32. 10.1021/acs.jpclett.6b0161710.1021/acs.jpclett.6b01617 ↗
33. 10.1063/1.489159710.1063/1.4891597 ↗
34. 10.1002/pip.255710.1002/pip.2557 ↗
35. 10.1021/acsami.5b0803810.1021/acsami.5b08038 ↗
36. 10.1126/science.aaa927210.1126/science.aaa9272 ↗
37. 10.1021/jacs.5b0493010.1021/jacs.5b04930 ↗
38. 10.1021/jacs.5b0199410.1021/jacs.5b01994 ↗
39. 10.1063/1.492215010.1063/1.4922150 ↗
40. 10.1021/acs.chemmater.5b0390210.1021/acs.chemmater.5b03902 ↗
41. 10.1021/acs.jpclett.5b0136110.1021/acs.jpclett.5b01361 ↗
42. 10.1109/NANO.2015.738871210.1109/NANO.2015.7388712 ↗
43. 10.1039/C5CP04360C10.1039/C5CP04360C ↗
44. 10.1021/acs.jpclett.5b0204410.1021/acs.jpclett.5b02044 ↗
45. 10.1021/acs.jpclett.5b0048310.1021/acs.jpclett.5b00483 ↗
46. 10.1021/jz500003v10.1021/jz500003v ↗
47. 10.1039/C4CC06338D10.1039/C4CC06338D ↗
48. 10.3390/molecules2107083710.3390/molecules21070837 ↗
49. 10.1039/C5TA09011C10.1039/C5TA09011C ↗
50. 10.1038/ncomms1037910.1038/ncomms10379 ↗
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52. 10.1002/aenm.20150186810.1002/aenm.201501868 ↗
53. 10.1021/nl400286w10.1021/nl400286w ↗
54. 10.1002/celc.20150003110.1002/celc.201500031 ↗
55. 10.1039/C3NR04857H10.1039/C3NR04857H ↗
56. 10.1039/C5NR02874D10.1039/C5NR02874D ↗
57. 10.1039/C5RA17129F10.1039/C5RA17129F ↗
58. 10.1002/cssc.20160094210.1002/cssc.201600942 ↗
59. 10.1021/jp412627n10.1021/jp412627n ↗
60. 10.1002/smll.20140353410.1002/smll.201403534 ↗
61. 10.1016/j.nanoen.2015.05.01410.1016/j.nanoen.2015.05.014 ↗
62. 10.1039/C5TA09911K10.1039/C5TA09911K ↗
63. 10.1016/j.mattod.2016.03.01810.1016/j.mattod.2016.03.018 ↗
64. 10.1166/sam.2015.243810.1166/sam.2015.2438 ↗
65. 10.1039/C4NR01600A10.1039/C4NR01600A ↗
66. 10.1016/j.pmatsci.2012.03.00210.1016/j.pmatsci.2012.03.002 ↗
67. 10.1021/acsami.5b0617110.1021/acsami.5b06171 ↗
68. 10.1246/cl.15065110.1246/cl.150651 ↗
69. 10.1039/C5TA02710A10.1039/C5TA02710A ↗
70. 10.1016/j.nanoen.2014.12.02210.1016/j.nanoen.2014.12.022 ↗
71. 10.1039/C4NR03181D10.1039/C4NR03181D ↗
72. 10.1002/adfm.20150494910.1002/adfm.201504949 ↗
73. 10.1016/j.nanoen.2016.02.02710.1016/j.nanoen.2016.02.027 ↗
74. 10.1016/j.ssc.2015.08.01110.1016/j.ssc.2015.08.011 ↗
75. 10.1002/adma.20150641010.1002/adma.201506410 ↗
76. 10.1021/jp110942e10.1021/jp110942e ↗
77. 10.1039/c3cp55313b10.1039/c3cp55313b ↗
78. 10.1039/C6TA01134A10.1039/C6TA01134A ↗
79. 10.1039/C6EE01411A10.1039/C6EE01411A ↗
80. 10.1002/adfm.20150445110.1002/adfm.201504451 ↗
81. 10.1039/C5NR08935B10.1039/C5NR08935B ↗
82. 10.1021/jacs.5b1072310.1021/jacs.5b10723 ↗
83. 10.1039/C4EE03907F10.1039/C4EE03907F ↗
84. 10.1002/adma.20140459810.1002/adma.201404598 ↗
85. 10.1021/jacs.5b0581910.1021/jacs.5b05819 ↗
86. 10.1016/j.jpowsour.2014.12.00810.1016/j.jpowsour.2014.12.008 ↗
87. 10.1039/C4EE01546K10.1039/C4EE01546K ↗
88. 10.1039/C5EE03703D10.1039/C5EE03703D ↗
89. 10.1039/C6TA05209F10.1039/C6TA05209F ↗
90. 10.1016/S1369-7021(13)70014-210.1016/S1369-7021(13)70014-2 ↗
91. 10.1016/j.vibspec.2016.03.00810.1016/j.vibspec.2016.03.008 ↗
92. 10.1039/c3ra47797e10.1039/c3ra47797e ↗
93. 10.1016/j.microrel.2012.06.15010.1016/j.microrel.2012.06.150 ↗
94. 10.1021/nn101384e10.1021/nn101384e ↗
95. 10.1016/j.jpowsour.2014.12.00810.1016/j.jpowsour.2014.12.008 ↗
96. 10.1021/nn406020d10.1021/nn406020d ↗
97. 10.1016/j.mattod.2013.01.02010.1016/j.mattod.2013.01.020 ↗
98. 10.1021/acs.jpclett.5b0109910.1021/acs.jpclett.5b01099 ↗
99. 10.1002/aenm.20160092010.1002/aenm.201600920 ↗
100. 10.1016/j.nanoen.2016.05.05210.1016/j.nanoen.2016.05.052 ↗