journal article·2019-08-09Open access

Two-Dimensional Material Interface Engineering for Efficient Perovskite Large-Area Modules

Antonio Agresti, Sara Pescetelli, Alessandro Lorenzo Palma, Beatriz Martín-García, Leyla Najafi, Sebastiano Bellani, Iwan Moreels, Mirko Prato, Francesco Bonaccorso, Aldo Di Carlo

ACS Energy Letters· Volume 4· Issue 8

Abstract

In this work, we demonstrate the successful application of two-dimensional (2D) materials, i.e., graphene and functionalized MoS2, in perovskite solar cells (PSCs) by interface engineering the standard mesoscopic n-i-p structure. The use of 2D materials has the dual role to improve both the stability and the overall power conversion efficiency (PCE) of the PSCs compared to standard devices. The application of 2D materials is successfully extended to large-area perovskite solar modules (PSMs), achieving PCEs of 13.4% and 15.3% on active areas of 108 cm(2) and 82 cm(2), respectively. This performance results in record-high active area-indexed aperture PCE (AIAPCE) of 1266.5% cm(2). In addition, the 2D materials-based PSMs show a stability under a prolonged (>1000 h) thermal stress test at 65 degrees C (ISOS-D2), representing a crucial advancement in the exploitation of perovskite photovoltaic technology.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Perovskite Materials and Applications · Conducting polymers and applications · 2D Materials and Applications

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

Affiliations

CHOSE - Centre for Hybrid and Organic Solar Energy, Department of Electronic Engineering, University of Rome Tor Vergata, via del Politecnico 1, 00133 Rome, Italy

LASE − Laboratory of Advanced Solar Energy, National University of Science and Technology “MISiS”, Leninsky prospect 4, 119049, Moscow, Russia

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

Nanochemistry Department, Istituto Italiano di Tecnologia, via Morego 30, 16163 Genova, Italy

Materials Characterization Facility, Istituto Italiano di Tecnologia, via Morego 30, 16163 Genova, Italy

BeDimensional S.p.A., Via Albisola 121, 16163 Genova, Italy

Funding

H2020 Future and Emerging Technologies · Ministry of Education and Science of the Russian Federation

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1039/C8EE03025A10.1039/C8EE03025A ↗
2. 10.1021/acsenergylett.7b0013710.1021/acsenergylett.7b00137 ↗
3. https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png (accessed on 27 May 2019).
4. https://www.oxfordpv.com/news/oxford-pv-sets-world-record-perovskite-solar-cell (accessed on 27 May 2019).
5. 10.1039/C8RA03477J10.1039/C8RA03477J ↗
6. 10.1016/j.jmat.2017.09.00210.1016/j.jmat.2017.09.002 ↗
7. 10.1126/science.aam632310.1126/science.aam6323 ↗
8. 10.1038/nenergy.2016.15210.1038/nenergy.2016.152 ↗
9. 10.1039/C6EE02941H10.1039/C6EE02941H ↗
10. 10.1039/C6EE00409A10.1039/C6EE00409A ↗
11. 10.1002/anie.20150315310.1002/anie.201503153 ↗
12. 10.1126/science.aaa047210.1126/science.aaa0472 ↗
13. 10.1002/aenm.20150047710.1002/aenm.201500477 ↗
14. 10.1016/j.mtener.2017.09.00810.1016/j.mtener.2017.09.008 ↗
15. 10.1039/C6EE02016J10.1039/C6EE02016J ↗
16. 10.1126/science.aat823510.1126/science.aat8235 ↗
17. 10.1038/natrevmats.2018.1710.1038/natrevmats.2018.17 ↗
18. 10.1038/nenergy.2017.3810.1038/nenergy.2017.38 ↗
19. 10.1038/nmat401410.1038/nmat4014 ↗
20. 10.1002/anie.20140533410.1002/anie.201405334 ↗
21. 10.1038/s41560-018-0153-910.1038/s41560-018-0153-9 ↗
22. 10.3390/cryst710029110.3390/cryst7100291 ↗
23. 10.1021/acsenergylett.7b0057310.1021/acsenergylett.7b00573 ↗
24. 10.1063/1.496247810.1063/1.4962478 ↗
25. 10.1016/j.joule.2018.04.01110.1016/j.joule.2018.04.011 ↗
26. 10.1002/advs.20180209410.1002/advs.201802094 ↗
27. 10.1021/acsaem.8b0032810.1021/acsaem.8b00328 ↗
28. 10.1021/acs.jpclett.8b0031110.1021/acs.jpclett.8b00311 ↗
29. 10.1002/smll.20180400510.1002/smll.201804005 ↗
30. 10.1021/acsnano.8b0551410.1021/acsnano.8b05514 ↗
31. 10.1039/C6TA08783C10.1039/C6TA08783C ↗
32. 10.1002/aenm.20170188310.1002/aenm.201701883 ↗
33. 10.1038/ncomms1568410.1038/ncomms15684 ↗
34. 10.1021/acsenergylett.6b0032010.1021/acsenergylett.6b00320 ↗
35. 10.1126/science.125405010.1126/science.1254050 ↗
36. 10.1016/j.apmt.2017.11.00310.1016/j.apmt.2017.11.003 ↗
37. 10.1038/s41586-019-1036-310.1038/s41586-019-1036-3 ↗
38. 10.1016/j.jpowsour.2018.11.03110.1016/j.jpowsour.2018.11.031 ↗
39. 10.1007/s12274-017-1896-510.1007/s12274-017-1896-5 ↗
40. 10.1038/s41467-018-07099-910.1038/s41467-018-07099-9 ↗
41. 10.1016/j.solmat.2018.05.00110.1016/j.solmat.2018.05.001 ↗
42. 10.1038/s41560-017-0067-y10.1038/s41560-017-0067-y ↗
43. 10.1021/acsenergylett.8b0149810.1021/acsenergylett.8b01498 ↗
44. 10.1021/acsenergylett.7b0122110.1021/acsenergylett.7b01221 ↗
45. 10.1016/j.solmat.2017.11.01010.1016/j.solmat.2017.11.010 ↗
46. 10.1126/sciadv.aat360410.1126/sciadv.aat3604 ↗
47. 10.1002/solr.20160001910.1002/solr.201600019 ↗
48. 10.1016/j.mtener.2017.09.01610.1016/j.mtener.2017.09.016 ↗
49. 10.1002/adma.20160399410.1002/adma.201603994 ↗
50. 10.1002/admt.20180015610.1002/admt.201800156 ↗
51. 10.1016/j.mattod.2016.03.01810.1016/j.mattod.2016.03.018 ↗
52. 10.1002/admi.20180033910.1002/admi.201800339 ↗
53. 10.1021/acsenergylett.6b0067210.1021/acsenergylett.6b00672 ↗
54. 10.1002/cssc.20160094210.1002/cssc.201600942 ↗
55. 10.1002/aenm.20170134910.1002/aenm.201701349 ↗
56. 10.1016/j.nanoen.2016.02.02710.1016/j.nanoen.2016.02.027 ↗
57. 10.1002/adfm.20150494910.1002/adfm.201504949 ↗
58. 10.1016/j.mtener.2018.04.00510.1016/j.mtener.2018.04.005 ↗
59. 10.1038/ncomms1342210.1038/ncomms13422 ↗
60. 10.1016/j.rser.2017.04.00310.1016/j.rser.2017.04.003 ↗
61. 10.1126/science.aam565510.1126/science.aam5655 ↗
62. 10.1038/srep3189610.1038/srep31896 ↗
63. 10.1021/acsnano.6b0261310.1021/acsnano.6b02613 ↗
64. 10.1021/acsenergylett.8b0076410.1021/acsenergylett.8b00764 ↗
65. 10.1038/s41467-018-07571-610.1038/s41467-018-07571-6 ↗
66. 10.1038/s41598-017-04690-w10.1038/s41598-017-04690-w ↗
67. 10.1039/C5EE03874J10.1039/C5EE03874J ↗
68. 10.1002/cssc.20160095710.1002/cssc.201600957 ↗
69. 10.1016/j.eml.2016.06.00610.1016/j.eml.2016.06.006 ↗
70. 10.1002/admi.20170062310.1002/admi.201700623 ↗
71. 10.1021/acs.nanolett.6b0215810.1021/acs.nanolett.6b02158 ↗
72. 10.1063/1.242455210.1063/1.2424552 ↗
73. 10.1021/ja504539w10.1021/ja504539w ↗
74. 10.1039/C4EE01589D10.1039/C4EE01589D ↗
75. 10.1016/j.solmat.2016.03.02410.1016/j.solmat.2016.03.024 ↗
76. 10.1021/acsenergylett.7b0058210.1021/acsenergylett.7b00582 ↗
77. 10.1038/3510460710.1038/35104607 ↗
78. 10.1038/nature1106710.1038/nature11067 ↗
79. 10.1002/adfm.20120099710.1002/adfm.201200997 ↗
80. 10.1039/C7TA07139F10.1039/C7TA07139F ↗
81. 10.1002/adfm.20170383510.1002/adfm.201703835 ↗
82. 10.1039/c4ee00168k10.1039/c4ee00168k ↗
83. 10.1109/JPHOTOV.2017.273222310.1109/JPHOTOV.2017.2732223 ↗
84. Agresti A. · 2017 · 145
85. 10.1021/acs.jpclett.5b0109910.1021/acs.jpclett.5b01099 ↗
86. 10.1021/acsami.7b0640310.1021/acsami.7b06403 ↗
87. 10.1016/j.jpowsour.2016.04.03210.1016/j.jpowsour.2016.04.032 ↗
88. 10.1016/j.solmat.2017.08.01210.1016/j.solmat.2017.08.012 ↗
89. 10.1002/aenm.20160092010.1002/aenm.201600920 ↗
90. 10.1002/anie.20151021910.1002/anie.201510219 ↗
91. 10.1021/acsnano.7b0416210.1021/acsnano.7b04162 ↗
92. 10.1021/acsami.7b0126210.1021/acsami.7b01262 ↗
93. 10.1021/nn500897c10.1021/nn500897c ↗
94. 10.1021/acs.jpclett.5b0201410.1021/acs.jpclett.5b02014 ↗
95. 10.1063/1.493904710.1063/1.4939047 ↗
96. 10.1038/s41598-017-06245-510.1038/s41598-017-06245-5 ↗
97. 10.1109/JPHOTOV.2014.236101510.1109/JPHOTOV.2014.2361015 ↗
98. 10.1038/s41598-018-24436-610.1038/s41598-018-24436-6 ↗
99. 10.1016/j.orgel.2015.12.02410.1016/j.orgel.2015.12.024 ↗
100. 10.1002/adfm.20100215410.1002/adfm.201002154 ↗