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Low temperature fabrication of hybrid solar cells using co-sensitizer of perovskite and lead sulfide nanoparticles
저자
Dang, Vinh Quang ; Byun, Minseop ; Kang, Junjie ; Kim, Chaehyun ; Jung, Pil-Hoon ; Kim, Yang-Doo ; Lee, Nae-Eung ; Lee, Heon
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
247-254(8쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Our cost-effective approach for hybridizing methylammonium lead iodide and PbS nanoparticles at low temperature (≤100 °C) for photovoltaic devices is introduced. As employed into a perovskite based solar cell platform, effects of PbS on the device performance were investigated. Through experimental observations under simulated air-mass 1.5G illumination (irradiation intensity of 100 mWcm<SUP>−2</SUP>), the efficiency of a perovskite:PbS device is 11% higher than that of a pristine perovskite solar cell under the same fabrication conditions as a result of the broadened absorption range in the infrared region. The highest photovoltaic performance was observed at a PbS concentration of 2% with an open-circuit voltage, short-circuit current density, fill factor, and power-conversion efficiency of 0.557 V, 22.841 mA cm<SUP>−2</SUP>, 0.55, and 6.99%, respectively. Furthermore, PbS NPs could induce hydrophobic modification of the perovskite surface, leading to an improvement of the device stability in the air. Finally, the low-temperature and cost-effective fabrication process of the hybrid solar cells is a good premise for developing flexible/stretchable cells as well as future optoelectronic devices.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The current density of a pervoskite solar cell got improved by adding PbS NPs due to the widening light absorption. </LI> <LI> With 2% NPs in the active channel, the efficiency of a perovskite:PbS solar cell was about 11% higher than that without PbS NPs. </LI> <LI> Pervoskite:PbS solar cells were more stable in air than ones with only pervoskite. </LI> <LI> The low-temperature fabrication approach is potential to develop wearable solar cells and other applications at low cost. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>Solar cells using perovskite:PbS as a co-absorber layer exhibited a higher performance than those using only perovskite. The IR absorption property of PbS NPs widened the absorption range of active materials from the visible region to the IR region, enhancing the current density and the efficiency. More importantly, PbS NPs induced hydrophobic modification on the perovskite surface, causing the co-sensitizer perovskite:PbS device to perform more stably in air. The cell-fabrication process was carried-out at low-temperature that enables the low-cost devices and widen the practical applications.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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