This work presents a study of trap levels in a mesoscopic multication lead halide perovskite solar cell structure. The investigation is performed by combining capacitance measurements, admittance measurements, Deep Level Transient Spectroscopy (DLTS), and Optical DLTS. We found a donor level with an energy of 0.2 eV below the conduction band of perovskite. The donor density reaches a concentration of 1018 cm−3 in the accumulation region present at the interface between the perovskite and transporting layers. Other two deep trap levels are found with energies of 0.57 eV and 0.74 eV. The first level is related to a hole trap while the second one to an electron trap.

1.
H. J.
Snaith
,
Nat. Mater.
17
,
372
(
2018
).
2.
V.
Adinolfi
,
W.
Peng
,
G.
Walters
,
O. M.
Bakr
, and
E. H.
Sargent
,
Adv. Mater.
30
,
1700764
(
2018
).
3.
L. M.
Herz
,
ACS Energy Lett.
2
,
1539
(
2017
).
4.
L.
Qiu
,
L. K.
Ono
, and
Y.
Qi
,
Mater. Today Energy
7
,
169
(
2018
).
5.
M.
Saliba
,
T.
Matsui
,
J.-Y.
Seo
,
K.
Domanski
,
J.-P.
Correa-Baena
,
M. K.
Nazeeruddin
,
S. M.
Zakeeruddin
,
W.
Tress
,
A.
Abate
,
A.
Hagfeldt
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
9
,
1989
(
2016
).
6.
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
, and
M.
Gratzel
,
Science
354
,
206
(
2016
).
7.
L.
Zhang
,
X.
Yang
,
Q.
Jiang
,
P.
Wang
,
Z.
Yin
,
X.
Zhang
,
H.
Tan
,
Y.
Yang
,
M.
Wei
,
B. R.
Sutherland
,
E. H.
Sargent
, and
J.
You
,
Nat. Commun.
8
,
15640
(
2017
).
8.
M. I.
Saidaminov
,
V.
Adinolfi
,
R.
Comin
,
A. L.
Abdelhady
,
W.
Peng
,
I.
Dursun
,
M.
Yuan
,
S.
Hoogland
,
E. H.
Sargent
, and
O. M.
Bakr
,
Nat. Commun.
6
,
8724
(
2015
).
9.
See https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart-20180716.jpg for information about certified best research-cell efficiencies (last accessed August 11,
2018
).
10.
F.
De Angelis
and
A.
Petrozza
,
Nat. Mater.
17
,
383
(
2018
).
11.
Z.
Chu
,
M.
Yang
,
P.
Schulz
,
D.
Wu
,
X.
Ma
,
E.
Seifert
,
L.
Sun
,
X.
Li
,
K.
Zhu
, and
K.
Lai
,
Nat. Commun.
8
,
2230
(
2017
).
12.
S.
Shao
,
M.
Abdu-Aguye
,
T. S.
Sherkar
,
H. H.
Fang
,
S.
Adjokatse
,
G.
ten Brink
,
B. J.
Kooi
,
L. J. A.
Koster
, and
M. A.
Loi
,
Adv. Funct. Mater.
26
,
8094
(
2016
).
13.
I.
Levine
,
S.
Gupta
,
T. M.
Brenner
,
D.
Azulay
,
O.
Millo
,
G.
Hodes
,
D.
Cahen
, and
I.
Balberg
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
5219
(
2016
).
14.
C.
Cardenas-Daw
,
T.
Simon
,
J. K.
Stolarczyk
, and
J.
Feldmann
,
J. Am. Chem. Soc.
139
,
16462
(
2017
).
15.
T. S.
Sherkar
,
C.
Momblona
,
L.
Gil-Escrig
,
J.
Ávila
,
M.
Sessolo
,
H. J.
Bolink
, and
L. J. A.
Koster
,
ACS Energy Lett.
2
,
1214
(
2017
).
16.
W.
Tress
,
N.
Marinova
,
O.
Inganäs
,
M. K.
Nazeeruddin
,
S. M.
Zakeeruddin
, and
M.
Graetzel
,
Adv. Energy Mater.
5
,
1400812
(
2015
).
17.
Y.
Shao
,
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
Y.
Yuan
, and
J.
Huang
,
Nat. Commun.
5
,
5784
(
2014
).
18.
D.-Y.
Son
,
S.-G.
Kim
,
J.-Y.
Seo
,
S.-H.
Lee
,
H.
Shin
,
D.
Lee
, and
N.-G.
Park
,
J. Am. Chem. Soc.
140
,
1358
(
2018
).
19.
W.
Zhao
,
Z.
Yao
,
F.
Yu
,
D.
Yang
, and
S. F.
Liu
,
Adv. Sci.
5
,
1700131
(
2018
).
20.
A.
Agresti
,
S.
Pescetelli
,
B.
Taheri
,
A. E.
Del Rio Castillo
,
L.
Cinà
,
F.
Bonaccorso
, and
A.
Di Carlo
,
ChemSusChem
9
,
2609
(
2016
).
21.
A.
Agresti
,
S.
Pescetelli
,
A. L.
Palma
,
A. E.
Del Rio Castillo
,
D.
Konios
,
G.
Kakavelakis
,
S.
Razza
,
L.
Cinà
,
E.
Kymakis
,
F.
Bonaccorso
, and
A.
Di Carlo
,
ACS Energy Lett.
2
,
279
(
2017
).
22.
C.
Petridis
,
G.
Kakavelakis
, and
E.
Kymakis
,
Energy Environ. Sci.
11
,
1030
(
2018
).
23.
S.
Heo
,
G.
Seo
,
Y.
Lee
,
D.
Lee
,
M.
Seol
,
J.
Lee
,
J.-B.
Park
,
K.
Kim
,
D.-J.
Yun
,
Y. S.
Kim
,
J. K.
Shin
,
T. K.
Ahn
, and
M. K.
Nazeeruddin
,
Energy Environ. Sci.
10
,
1128
(
2017
).
24.
D. B.
Khadka
,
Y.
Shirai
,
M.
Yanagida
,
T.
Masuda
, and
K.
Miyano
,
Sustainable Energy Fuels
1
,
755
(
2017
).
25.
J. W.
Rosenberg
,
M. J.
Legodi
,
Y.
Rakita
,
D.
Cahen
, and
M.
Diale
,
J. Appl. Phys.
122
,
145701
(
2017
).
26.
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
, and
S.
Il Seok
,
Science
356
,
1376
(
2017
).
27.
H.-C.
Hsieh
,
C.-Y.
Hsiow
,
K.-F.
Lin
,
Y.-C.
Shih
,
L.
Wang
,
C.
Renaud
, and
T.-P.
Nguyen
,
J. Phys. Chem. C
122
,
17601
(
2018
).
28.
H.-S.
Duan
,
H.
Zhou
,
Q.
Chen
,
P.
Sun
,
S.
Luo
,
T.-B.
Song
,
B.
Bob
, and
Y.
Yang
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
112
(
2015
).
29.
G.
Gordillo
,
C. A.
Otálora
, and
M. A.
Reinoso
,
J. Appl. Phys.
122
,
075304
(
2017
).
30.
S. S.
Hegedus
and
W. N.
Shafarman
,
Prog. Photovoltaics Res. Appl.
12
,
155
(
2004
).
31.
O.
Almora
,
C.
Aranda
,
E.
Mas-Marzá
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
Appl. Phys. Lett.
109
,
173903
(
2016
).
32.
D. B.
Khadka
,
Y.
Shirai
,
M.
Yanagida
,
J. W.
Ryan
, and
K.
Miyano
,
J. Mater. Chem. C
5
,
8819
(
2017
).
33.
H.
Tsai
,
W.
Nie
,
J.-C.
Blancon
,
C. C.
Stoumpos
,
R.
Asadpour
,
B.
Harutyunyan
,
A. J.
Neukirch
,
R.
Verduzco
,
J. J.
Crochet
,
S.
Tretiak
,
L.
Pedesseau
,
J.
Even
,
M. A.
Alam
,
G.
Gupta
,
J.
Lou
,
P. M.
Ajayan
,
M. J.
Bedzyk
,
M. G.
Kanatzidis
, and
A. D.
Mohite
,
Nature
536
,
312
(
2016
).
34.
J. L.
Pautrat
,
B.
Katircioglu
,
N.
Magnea
,
D.
Bensahel
,
J. C.
Pfister
, and
L.
Revoil
,
Solid. State Electron.
23
,
1159
(
1980
).
35.
D.
Meggiolaro
,
S. G.
Motti
,
E.
Mosconi
,
A. J.
Barker
,
J.
Ball
,
C.
Andrea Riccardo Perini
,
F.
Deschler
,
A.
Petrozza
, and
F.
De Angelis
,
Energy Environ. Sci.
11
,
702
713
(
2018
).
36.
J. W.
Kim
,
G. H.
Song
, and
J. W.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
182103
(
2006
).
37.
E.
Bandiello
,
J.
Ávila
,
L.
Gil-Escrig
,
E.
Tekelenburg
,
M.
Sessolo
, and
H. J.
Bolink
,
J. Mater. Chem. A
4
,
18614
(
2016
).
38.
H. M.
Smith
,
N. M.
Haegel
,
D. J.
Phillips
,
L.
Cirignano
,
G.
Ciampi
,
H.
Kim
,
D. C.
Chrzan
, and
E. E.
Haller
,
IEEE Trans. Nucl. Sci.
61
,
689
(
2014
).
39.
N. E.
Smirnov
,
I. S.
Lisitsky
,
M. I.
Kuznetsov
,
A. V.
Govorkov
, and
E. V.
Kozhukhova
, in
2006 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record
,
San Diego, CA, USA
,
29 October–1 November
2006
, ISSN: 1082-3654, pp.
3700
3704
.
40.
T.
Kirchartz
,
T.
Markvart
,
U.
Rau
, and
D. A.
Egger
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
(
5
),
939
946
(
2018
).
41.
D. W.
Dequilettes
,
S.
Koch
,
S.
Burke
,
R. K.
Paranji
,
A. J.
Shropshire
,
M. E.
Ziffer
, and
D. S.
Ginger
,
ACS Energy Lett.
1
(
2
),
438
444
(
2016
).
42.
F.
Staub
,
H.
Hempel
,
J. C.
Hebig
,
J.
Mock
,
U. W.
Paetzold
,
U.
Rau
,
T.
Unold
, and
T.
Kirchartz
,
Phys. Rev. Appl.
6
,
044017
(
2016
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.