A simple two-step method was used to produce efficient planar organolead halide perovskite solar cells. Films produced using solely iodine containing precursors resulted in poor morphology and failed devices, whereas addition of chlorine to the process greatly improved morphology and resulted in dense, uniform perovskite films. This process was used to produce perovskite solar cells with a fullerene-based passivation layer. The hysteresis effect, to which planar perovskite devices are otherwise prone, was greatly suppressed through the use of this interface modifier. The combined techniques resulted in perovskite solar cells having a stable efficiency exceeding 11%. This straightforward fabrication procedure holds promise in development of various optoelectronic applications of planar perovskite films.

1.
A.
Kojima
,
K.
Teshima
,
Y.
Shirai
, and
T.
Miyasaka
,
J. Am. Chem. Soc.
131
,
6050
(
2009
).
2.
J.-H.
Im
,
C.-R.
Lee
,
J.-W.
Lee
,
S.-W.
Park
, and
N.-G.
Park
,
Nanoscale
3
,
4088
(
2011
).
3.
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.
Grätzel
, and
N.-G.
Park
,
Sci. Rep.
2
,
591
(
2012
).
4.
M. M.
Lee
,
J.
Teuscher
,
T.
Miyasaka
,
T. N.
Murakami
, and
H. J.
Snaith
,
Science
338
,
643
(
2012
).
5.
N. J.
Jeon
,
J. H.
Noh
,
W. S.
Yang
,
Y. C.
Kim
,
S.
Ryu
,
J.
Seo
, and
S. I.
Seok
,
Nature
517
,
476
(
2015
).
6.
NREL Best Research-Cell Efficiencies.
7.
J. M.
Ball
,
M. M.
Lee
,
A.
Hey
, and
H. J.
Snaith
,
Energy Environ. Sci.
6
,
1739
(
2013
).
8.
D.
Liu
and
T. L.
Kelly
,
Nat. Photonics
8
,
133
(
2014
).
9.
P.
Docampo
,
J. M.
Ball
,
M.
Darwich
,
G. E.
Eperon
, and
H. J.
Snaith
,
Nat. Commun.
4
,
2761
(
2013
).
10.
M.
Liu
,
M. B.
Johnston
, and
H. J.
Snaith
,
Nature
501
,
395
(
2013
).
11.
N. J.
Jeon
,
J. H.
Noh
,
Y. C.
Kim
,
W. S.
Yang
,
S.
Ryu
, and
S. I.
Seok
,
Nat. Mater.
13
,
897
(
2014
).
12.
T.
Leijtens
,
G. E.
Eperon
,
S.
Pathak
,
A.
Abate
,
M. M.
Lee
, and
H. J.
Snaith
,
Nat. Commun.
4
,
2885
(
2013
).
13.
K.-C.
Wang
,
J.-Y.
Jeng
,
P.-S.
Shen
,
Y.-C.
Chang
,
E. W.-G.
Diau
,
C.-H.
Tsai
,
T.-Y.
Chao
,
H.-C.
Hsu
,
P.-Y.
Lin
,
P.
Chen
,
T.-F.
Guo
, and
T.-C.
Wen
,
Sci. Rep.
4
,
4756
(
2014
).
14.
A.
Mei
,
X.
Li
,
L.
Liu
,
Z.
Ku
,
T.
Liu
,
Y.
Rong
,
M.
Xu
,
M.
Hu
,
J.
Chen
,
Y.
Yang
,
M.
Grätzel
, and
H.
Han
,
Science
345
,
295
(
2014
).
15.
J.
You
,
Z.
Hong
,
Y.
(Michael) Yang
,
Q.
Chen
,
M.
Cai
,
T.-B.
Song
,
C.-C.
Chen
,
S.
Lu
,
Y.
Liu
,
H.
Zhou
, and
Y.
Yang
,
ACS Nano
8
,
1674
(
2014
).
16.
G. E.
Eperon
,
V. M.
Burlakov
,
P.
Docampo
,
A.
Goriely
, and
H. J.
Snaith
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
151
(
2014
).
17.
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
Y.
Shao
,
Q.
Dong
,
Q.
Wang
,
Y.
Yuan
,
C.
Wang
,
Y.
Gao
, and
J.
Huang
,
Energy Environ. Sci.
7
,
2619
(
2014
).
18.
H. J.
Snaith
,
A.
Abate
,
J. M.
Ball
,
G. E.
Eperon
,
T.
Leijtens
,
N. K.
Noel
,
S. D.
Stranks
,
J. T.-W.
Wang
,
K.
Wojciechowski
, and
W.
Zhang
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
1511
(
2014
).
19.
H.-S.
Kim
and
N.-G.
Park
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
2927
(
2014
).
20.
J.
Xu
,
A.
Buin
,
A. H.
Ip
,
W.
Li
,
O.
Voznyy
,
R.
Comin
,
M.
Yuan
,
S.
Jeon
,
Z.
Ning
,
J.
McDowell
,
P.
Kanjanaboos
,
J.-P.
Sun
,
X.
Lan
,
L. N.
Quan
,
D. H.
Kim
,
I. G.
Hill
,
P.
Maksymovych
, and
E. H.
Sargent
, “
Perovskite-Fullerene Hybrid Materials Eliminate Hysteresis in Planar Diodes
,”
Nat. Commun.
(to be published).
21.
W.
Tress
,
N.
Marinova
,
T.
Moehl
,
S. M.
Zakeeruddin
,
M. K.
Nazeeruddin
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
8
,
995
1004
(
2015
).
22.
A.
Buin
,
P.
Pietsch
,
J.
Xu
,
O.
Voznyy
,
A. H.
Ip
,
R.
Comin
, and
E. H.
Sargent
,
Nano Lett.
14
,
6281
(
2014
).
23.
A.
Abate
,
M.
Saliba
,
D. J.
Hollman
,
S. D.
Stranks
,
K.
Wojciechowski
,
R.
Avolio
,
G.
Grancini
,
A.
Petrozza
, and
H. J.
Snaith
,
Nano Lett.
14
,
3247
(
2014
).
24.
N. K.
Noel
,
A.
Abate
,
S. D.
Stranks
,
E. S.
Parrott
,
V. M.
Burlakov
,
A.
Goriely
, and
H. J.
Snaith
,
ACS Nano
8
,
9815
(
2014
).
25.
Y.
Shao
,
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
Y.
Yuan
, and
J.
Huang
,
Nat. Commun.
5
,
5784
(
2014
).
26.
K.
Wojciechowski
,
S. D.
Stranks
,
A.
Abate
,
G.
Sadoughi
,
A.
Sadhanala
,
N.
Kopidakis
,
G.
Rumbles
,
C.-Z.
Li
,
R. H.
Friend
,
A. K.-Y.
Jen
, and
H. J.
Snaith
,
ACS Nano
8
,
12701
(
2014
).
27.
S.
Bai
,
Z.
Wu
,
X.
Wu
,
Y.
Jin
,
N.
Zhao
,
Z.
Chen
,
Q.
Mei
,
X.
Wang
,
Z.
Ye
,
T.
Song
,
R.
Liu
,
S.
Lee
, and
B.
Sun
,
Nano Res.
7
,
1749
(
2014
).
28.
J.
Seo
,
S.
Park
,
Y. C.
Kim
,
N. J.
Jeon
,
J. H.
Noh
,
S. C.
Yoon
, and
S. I.
Seok
,
Energy Environ. Sci.
7
,
2642
(
2014
).
29.
A. H.
Ip
,
S. M.
Thon
,
S.
Hoogland
,
O.
Voznyy
,
D.
Zhitomirsky
,
R.
Debnath
,
L.
Levina
,
L. R.
Rollny
,
G. H.
Carey
,
A.
Fischer
,
K. W.
Kemp
,
I. J.
Kramer
,
Z.
Ning
,
A. J.
Labelle
,
K. W.
Chou
,
A.
Amassian
, and
E. H.
Sargent
,
Nat. Nanotechnol.
7
,
577
(
2012
).
30.
M.
Saliba
,
K. W.
Tan
,
H.
Sai
,
D. T.
Moore
,
T.
Scott
,
W.
Zhang
,
L. A.
Estroff
,
U.
Wiesner
, and
H. J.
Snaith
,
J. Phys. Chem. C
118
,
17171
(
2014
).
31.
S. D.
Stranks
,
G. E.
Eperon
,
G.
Grancini
,
C.
Menelaou
,
M. J. P.
Alcocer
,
T.
Leijtens
,
L. M.
Herz
,
A.
Petrozza
, and
H. J.
Snaith
,
Science
342
,
341
(
2013
).
32.
P.
Docampo
,
F. C.
Hanusch
,
S. D.
Stranks
,
M.
Döblinger
,
J. M.
Feckl
,
M.
Ehrensperger
,
N. K.
Minar
,
M. B.
Johnston
,
H. J.
Snaith
, and
T.
Bein
,
Adv. Energy Mater.
4
,
1400355
(
2014
).
33.
S. T.
Williams
,
F.
Zuo
,
C.-C.
Chueh
,
C.-Y.
Liao
,
P.-W.
Liang
, and
A. K.-Y.
Jen
,
ACS Nano
8
,
10640
(
2014
).
34.
Y.
Zhao
and
K.
Zhu
,
J. Phys. Chem. C
118
,
9412
(
2014
).
35.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4917238 for additional absorption, PL, SEM micrographs, and J-V curves at varying scan speed.

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.