Encapsulates are, in general, the passive components of any photovoltaic device that provides the required shielding from the externally stimulated degradation. Here we provide comprehensive physical insight depicting a rather non-trivial active nature, in contrast to the supposedly passive, atomic layer deposition (ALD) grown Al2O3 encapsulate layer on the hybrid perovskite [(FA0.83MA0.17)0.95Cs0.05PbI2.5Br0.5] photovoltaic device having the configuration: glass/FTO/SnO2/perovskite/spiro-OMeTAD/Au/(±) Al2O3. By combining various electrical characterization techniques, our experimental observations indicate that the ALD chemistry produces considerable enhancement of the electronic conductivity of the spiro-OMeTAD hole transport medium (HTM), resulting in electronic modification of the perovskite/HTM interface. Subsequently, the modified interface provides better hole extraction and lesser ionic accumulation at the interface, resulting in a significant lowering of the burn-in decay and nearly unchanged charge transport parameters explicitly under the course of continuous operation. Unlike the unencapsulated device, the modified electronic structure in the Al2O3 coated device is essentially the principal reason for better performance stability. Data presented in this communication suggest that the ionic accumulation at the spiro-OMeTAD/perovskite interface triggers the device degradation in the uncoated devices, which is eventually followed by material degradation, which can be avoided by active encapsulation.

1.
J. A.
McLeod
and
L.
Liu
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
2411
(
2018
).
2.
P.
Yadav
,
D.
Prochowicz
,
E. A.
Alharbi
,
S. M.
Zakeeruddin
, and
M.
Grätzel
,
J. Mater. Chem. C
5
,
7799
(
2017
).
3.
N.-K.
Kim
,
Y. H.
Min
,
S.
Noh
,
E.
Cho
,
G.
Jeong
,
M.
Joo
,
S.-W.
Ahn
,
J. S.
Lee
,
S.
Kim
,
K.
Ihm
,
H.
Ahn
,
Y.
Kang
,
H.-S.
Lee
, and
D.
Kim
,
Sci. Rep.
7
,
4645
(
2017
).
4.
M.
Salado
,
L.
Contreras-Bernal
,
L.
Caliò
,
A.
Todinova
,
C.
López-Santos
,
S.
Ahmad
,
A.
Borras
,
J.
Idígoras
, and
J. A.
Anta
,
J. Mater. Chem. A
5
,
10917
(
2017
).
5.
H. J.
Jung
,
D.
Kim
,
S.
Kim
,
J.
Park
,
V. P.
Dravid
, and
B.
Shin
,
Adv. Mater.
30
,
1802769
(
2018
).
6.
N.
Aristidou
,
C.
Eames
,
I.
Sanchez-Molina
,
X.
Bu
,
J.
Kosco
,
M.
Saiful Islam
, and
S. A.
Haque
,
Nat. Commun.
8
,
15218
(
2017
).
7.
R.
Cheacharoen
,
N.
Rolston
,
D.
Harwood
,
K. A.
Bush
,
R. H.
Dauskardt
, and
M. D.
McGehee
,
Energy Environ. Sci.
11
,
144
(
2018
).
8.
L.
Shi
,
T. L.
Young
,
J.
Kim
,
Y.
Sheng
,
L.
Wang
,
Y.
Chen
,
Z.
Feng
,
M. J.
Keevers
,
X.
Hao
,
P. J.
Verlinden
,
M. A.
Green
, and
A. W. Y.
Ho-Baillie
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
9
,
25073
(
2017
).
9.
X.
Dong
,
X.
Fang
,
M.
Lv
,
B.
Lin
,
S.
Zhang
,
J.
Ding
, and
N.
Yuan
,
J. Mater. Chem. A
3
,
5360
(
2015
).
10.
S.
Seo
,
S.
Jeong
,
C.
Bae
,
N.-G.
Park
, and
H.
Shin
,
Adv. Mater.
30
,
1801010
(
2018
).
11.
D.
Koushik
,
W. J. H.
Verhees
,
Y.
Kuang
,
S.
Veenstra
,
D.
Zhang
,
M. A.
Verheijen
,
M.
Creatore
, and
R. E. I.
Schropp
,
Energy Environ. Sci.
10
,
91
(
2017
).
12.
M. V.
Khenkin
,
K. M.
Anoop
,
I.
Visoly-Fisher
,
S.
Kolusheva
,
Y.
Galagan
,
F.
Di Giacomo
,
O.
Vukovic
,
B. R.
Patil
,
G.
Sherafatipour
,
V.
Turkovic
,
H.-G.
Rubahn
,
M.
Madsen
,
A. V.
Mazanik
, and
E. A.
Katz
,
ACS Appl. Energy Mater.
1
,
799
(
2018
).
13.
C. A.
Wilson
,
R. K.
Grubbs
, and
S. M.
George
,
Chem. Mater.
17
,
5625
(
2005
).
14.
W.
Luo
,
Y. S.
Khoo
,
P.
Hacke
,
V.
Naumann
,
D.
Lausch
,
S. P.
Harvey
,
J. P.
Singh
,
J.
Chai
,
Y.
Wang
,
A. G.
Aberle
, and
S.
Ramakrishna
,
Energy Environ. Sci.
10
,
43
(
2017
).
15.
L.
Jiang
,
J.
Lu
,
S. R.
Raga
,
J.
Sun
,
X.
Lin
,
W.
Huang
,
F.
Huang
,
U.
Bach
, and
Y.-B.
Cheng
,
Nano Energy
58
,
687
(
2019
).
16.
M.
De Bastiani
,
G.
Dell'Erba
,
M.
Gandini
,
V.
D'Innocenzo
,
S.
Neutzner
,
A. R. S.
Kandada
,
G.
Grancini
,
M.
Binda
,
M.
Prato
,
J. M.
Ball
,
M.
Caironi
, and
A.
Petrozza
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1501453
(
2016
).
17.
J.
Carolus
,
T.
Merckx
,
Z.
Purohit
,
B.
Tripathi
,
H.-G.
Boyen
,
T.
Aernouts
,
W.
De Ceuninck
,
B.
Conings
, and
M.
Daenen
,
Sol. RRL
3
,
1900226
(
2019
).
18.
M. V.
Khenkin
,
K. M.
Anoop
,
E. A.
Katz
, and
I.
Visoly-Fisher
,
Energy Environ. Sci.
12
,
550
(
2019
).
19.
M. V.
Khenkin
,
K. M.
Anoop
,
I.
Visoly-Fisher
,
Y.
Galagan
,
F.
Di Giacomo
,
B. R.
Patil
,
G.
Sherafatipour
,
V.
Turkovic
,
H.-G.
Rubahn
,
M.
Madsen
,
T.
Merckx
,
G.
Uytterhoeven
,
J. P. A.
Bastos
,
T.
Aernouts
,
F.
Brunetti
,
M.
Lira-Cantu
, and
E. A.
Katz
,
Energy Environ. Sci.
11
,
739
(
2018
).
20.
R.
Gottesman
,
P.
Lopez-Varo
,
L.
Gouda
,
J. A.
Jimenez-Tejada
,
J.
Hu
,
S.
Tirosh
,
A.
Zaban
, and
J.
Bisquert
,
Chem
1
,
776
(
2016
).
21.
D.
Shin
,
D.
Kang
,
J.
Jeong
,
S.
Park
,
M.
Kim
,
H.
Lee
, and
Y.
Yi
,
J. Phys. Chem. Lett.
8
,
5423
(
2017
).
22.
C.
Ding
,
Y.
Zhang
,
F.
Liu
,
Y.
Kitabatake
,
S.
Hayase
,
T.
Toyoda
,
K.
Yoshino
,
T.
Minemoto
,
K.
Katayama
, and
Q.
Shen
,
Nano Energy
53
,
17
(
2018
).
23.
R.
Singh
,
S.
Ghosh
,
A. S.
Subbiah
,
N.
Mahuli
, and
S. K.
Sarkar
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
205
,
110289
(
2020
).
24.
K.
Domanski
,
B.
Roose
,
T.
Matsui
,
M.
Saliba
,
S. H.
Turren-Cruz
,
J. P.
Correa-Baena
,
C. R.
Carmona
,
G.
Richardson
,
J. M.
Foster
,
F.
De Angelis
,
J. M.
Ball
,
A.
Petrozza
,
N.
Mine
,
M. K.
Nazeeruddin
,
W.
Tress
,
M.
Grätzel
,
U.
Steiner
,
A.
Hagfeldt
, and
A.
Abate
,
Energy Environ. Sci.
10
,
604
(
2017
).
25.
W.
Tress
and
O.
Inganäs
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
117
,
599
(
2013
).
26.
W.
Tress
,
N.
Marinova
,
T.
Moehl
,
S. M.
Zakeeruddin
,
M. K.
Nazeeruddin
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
8
,
995
(
2015
).
27.
F.
Wu
,
R.
Pathak
,
K.
Chen
,
G.
Wang
,
B.
Bahrami
,
W.-H.
Zhang
, and
Q.
Qiao
,
ACS Energy Lett.
3
,
2457
(
2018
).
28.
L.
Bertoluzzi
,
R. S.
Sanchez
,
L.
Liu
,
J.-W.
Lee
,
E.
Mas-Marza
,
H.
Han
,
N.-G.
Park
,
I.
Mora-Sero
, and
J.
Bisquert
,
Energy Environ. Sci.
8
,
910
(
2015
).
29.
O.
Almora
,
I.
Zarazua
,
E.
Mas-Marza
,
I.
Mora-Sero
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
1645
(
2015
).
30.
V. K.
Sangwan
,
M.
Zhu
,
S.
Clark
,
K. A.
Luck
,
T. J.
Marks
,
M. G.
Kanatzidis
, and
M. C.
Hersam
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
14166
(
2019
).
31.
F.
Galatopoulos
,
A.
Savva
,
I. T.
Papadas
, and
S. A.
Choulis
,
APL Mater.
5
,
076102
(
2017
).
32.
O.
Almora
,
C.
Aranda
,
I.
Zarazua
,
A.
Guerrero
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
ACS Energy Lett.
1
,
209
(
2016
).
33.
G.
Garcia-Belmonte
and
J.
Bisquert
,
ACS Energy Lett.
1
,
683
(
2016
).
34.
X.
Shi
,
Y.
Ding
,
S.
Zhou
,
B.
Zhang
,
M.
Cai
,
J.
Yao
,
L.
Hu
,
J.
Wu
,
S.
Dai
, and
M. K.
Nazeeruddin
,
Adv. Sci.
6
,
1901213
(
2019
).
35.
L.
Zhou
,
Y.
Zuo
,
T. K.
Mallick
, and
S.
Sundaram
,
Sci. Rep.
9
,
8778
(
2019
).
36.
S.-M.
Yoo
,
S. J.
Yoon
,
J. A.
Anta
,
H. J.
Lee
,
P. P.
Boix
, and
I.
Mora-Seró
,
Joule
3
,
2535
(
2019
).
37.
P.
Schulz
,
E.
Edri
,
S.
Kirmayer
,
G.
Hodes
,
D.
Cahen
, and
A.
Kahn
,
Energy Environ. Sci.
7
,
1377
(
2014
).
38.
J.
Carrillo
,
A.
Guerrero
,
S.
Rahimnejad
,
O.
Almora
,
I.
Zarazua
,
E.
Mas-Marza
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1502246
(
2016
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.