While fabricating tin (Sn)-based perovskite solar cells (PSCs), it is beneficial to tune the bandgap of the perovskite absorber layer by changing the ratio of halide ions, for improved performance. However, oxidation limits the power conversion efficiency (PCE) [Jeon et al., Nat. Mater. 13, 897 (2014); Ke et al., ACS Energy Lett. 3, 1470 (2018); Yang et al., Adv. Energy Mater. 10, 1902584 (2020); Baig et al., Optik 170, 463 (2018)]. Herein, we introduced Catechin into the perovskite layer to suppress oxidation. We achieved FA0.75MA0.25SnI2Br thin films with a low Sn4+ ratio. Owing to Catechin doping, devices yielded an average PCE of 5.45% and a Champion PCE of 6.02%, higher than the average PCE of 4.29% for the device without Catechin doping. Furthermore, the stability of the doped device improved. It also exhibited dramatic performance when exposed to indoor lighting with the maximum PCE approaching 12.81% under 1000 lx. This work further advances the field of lead-free PSCs and the potential of indoor photovoltaics.
References
1.
N. J.
Jeon
, J. H.
Noh
, Y. C.
Kim
, W. S.
Yang
, S.
Ryu
, and S. I.
Seok
, Nat. Mater.
13
, 897
(2014
).2.
W.
Ke
, C. C.
Stoumpos
, I.
Spanopoulos
, M.
Chen
, M. R.
Wasielewski
, and M. G.
Kanatzidis
, ACS Energy Lett.
3
, 1470
(2018
).3.
W. F.
Yang
, F.
Igbari
, Y. H.
Lou
, Z. K.
Wang
, and L. S.
Liao
, Adv. Energy Mater.
10
, 1902584
(2020
).4.
F.
Baig
, Y. H.
Khattak
, B.
Marí
, S.
Beg
, S. R.
Gillani
, and A.
Ahmed
, Optik
170
, 463
(2018
).5.
G.
Xie
, L.
Xu
, L.
Sun
, Y.
Xiong
, P.
Wu
, and B.
Hu
, J. Mater. Chem. A
7
, 5779
(2019
).6.
H. A. T. V.
Nanayakkara
, G. A.
Sewvandi
, and Q.
Feng
, Key Eng. Mater.
792
, 145
(2018
).7.
C.
Dong
, Z. K.
Wang
, and L. S.
Liao
, Energy Technol.
8
, 1900804
(2020
).8.
A.
Mahata
, D.
Meggiolaro
, and F.
De Angelis
, J. Phys. Chem. Lett.
10
, 1790
(2019
).9.
B.-B.
Yu
, L.
Xu
, M.
Liao
, Y.
Wu
, F.
Liu
, Z.
He
, J.
Ding
, W.
Chen
, B.
Tu
, Y.
Lin
, Y.
Zhu
, X.
Zhang
, W.
Yao
, A. B.
Djurišić
, J.-S.
Hu
, and Z.
He
, Sol. RRL
3
, 1800290
(2019
).10.
K.
Galkowski
, A.
Surrente
, M.
Baranowski
, B.
Zhao
, Z.
Yang
, A.
Sadhanala
, S.
Mackowski
, S. D.
Stranks
, and P.
Plochocka
, ACS Energy Lett.
4
, 615
(2019
).11.
L.
Ji
, X.
Zhang
, T.
Zhang
, Y.
Wang
, F.
Wang
, Z.
Zhong
, Z. D.
Chen
, Z.
Xiao
, L.
Chen
, and S.
Li
, J. Mater. Chem. A
7
, 9154
(2019
).12.
F.
Li
, C.
Zhang
, J. H.
Huang
, H.
Fan
, H.
Wang
, P.
Wang
, C.
Zhan
, C. M.
Liu
, X.
Li
, L. M.
Yang
, Y.
Song
, and K. J.
Jiang
, Angew. Chem., Int. Ed.
58
, 6688
(2019
).13.
C.
Liu
, J.
Tu
, X.
Hu
, Z.
Huang
, X.
Meng
, J.
Yang
, X.
Duan
, L.
Tan
, Z.
Li
, and Y.
Chen
, Adv. Funct. Mater.
29
, 1808059
(2019
).14.
S.
Li
, P.
Liu
, L.
Pan
, W.
Li
, S.-E.
Yang
, Z.
Shi
, H.
Guo
, T.
Xia
, S.
Zhang
, and Y.
Chen
, Sol. Energy Mater. Sol. Cells
199
, 75
(2019
).15.
S.
Huang
, Z.
Rui
, D.
Chi
, and D.
Bao
, J. Semicond.
40
, 032201
(2019
).16.
X. L.
Li
, L. L.
Gao
, Q. Q.
Chu
, Y.
Li
, B.
Ding
, and G. J.
Yang
, ACS Appl. Mater. Interfaces
11
, 3053
(2019
).17.
T.
Noma
, D.
Taguchi
, T.
Manaka
, and M.
Iwamoto
, J. Appl. Phys.
124
, 175501
(2018
).18.
H.
Xu
, Y.
Jiang
, T.
He
, S.
Li
, H.
Wang
, Y.
Chen
, M.
Yuan
, and J.
Chen
, Adv. Funct. Mater.
29
, 1807696
(2019
).19.
T. S.
Ripolles
, D.
Yamasuso
, Y.
Zhang
, M. A.
Kamarudin
, C.
Ding
, D.
Hirotani
, Q.
Shen
, and S.
Hayase
, J. Phys. Chem. C
122
, 27284
(2018
).20.
C. H.
Ng
, K.
Nishimura
, N.
Ito
, K.
Hamada
, D.
Hirotani
, Z.
Wang
, F.
Yang
, S.
likubo
, Q.
Shen
, K.
Yoshino
, T.
Minemoto
, and S.
Hayase
, Nano Energy
58
, 130
(2019
).21.
J.
Li
, C. C.
Stoumpos
, G. G.
Trimarchi
, I.
Chung
, L.
Mao
, M.
Chen
, M. R.
Wasielewski
, L.
Wang
, and M. G.
Kanatzidis
, Chem. Mater.
30
, 4847
(2018
).22.
T.-B.
Song
, T.
Yokoyama
, C. C.
Stoumpos
, J. L.
Logsdon
, D. H.
Cao
, M. R.
Wasielewski
, S.
Aramaki
, and M. G.
Kanatzidis
, J. Am. Chem. Soc.
139
, 836
(2017
).23.
W.
Li
, J.
Li
, J.
Li
, J.
Fan
, Y.
Mai
, and L.
Wang
, J. Mater. Chem. A
4
, 17104
(2016
).24.
G.
Xing
, M. H.
Kumar
, W. K.
Chong
, X.
Liu
, Y.
Cai
, H.
Ding
, M.
Asta
, M.
Grätzel
, S.
Mhaisalkar
, N.
Mathews
, and T. C.
Sum
, Adv. Mater.
28
, 8191
(2016
).25.
S.
Gupta
, T.
Bendikov
, G.
Hodes
, and D.
Cahen
, ACS Energy Lett.
1
, 1028
(2016
).26.
C. M.
Tsai
, N.
Mohanta
, C. Y.
Wang
, Y. P.
Lin
, Y. W.
Yang
, C. L.
Wang
, C. H.
Hung
, and E. W.
Diau
, Angew. Chem., Int. Ed.
56
, 13819
(2017
).27.
T.-B.
Song
, T.
Yokoyama
, J.
Logsdon
, M. R.
Wasielewski
, S.
Aramaki
, and M. G.
Kanatzidis
, ACS Appl. Energy Mater.
1
, 4221
(2018
).28.
H.
Kim
, Y. H.
Lee
, T.
Lyu
, J. H.
Yoo
, T.
Park
, and J. H.
Oh
, J. Mater. Chem. A
6
, 18173
(2018
).29.
W.
Gao
, C.
Ran
, J.
Li
, H.
Dong
, B.
Jiao
, L.
Zhang
, X.
Lan
, X.
Hou
, and Z.
Wu
, J. Phys. Chem. Lett.
9
, 6999
(2018
).30.
S.
Shao
, Y.
Cui
, H.
Duim
, X.
Qiu
, J.
Dong
, G. H.
Ten Brink
, G.
Portale
, R. C.
Chiechi
, S.
Zhang
, J.
Hou
, and M. A.
Loi
, Adv. Mater.
30
, e1803703
(2018
).31.
M.
Xiao
, S.
Gu
, P.
Zhu
, M.
Tang
, W.
Zhu
, R.
Lin
, C.
Chen
, W.
Xu
, T.
Yu
, and J.
Zhu
, Adv. Opt. Mater.
6
, 1700615
(2018
).32.
W.
Ke
, C. C.
Stoumpos
, and M. G.
Kanatzidis
, Adv. Mater.
31
, 1803230
(2019
).33.
M.-G.
Ju
, M.
Chen
, Y.
Zhou
, J.
Dai
, L.
Ma
, N. P.
Padture
, and X. C.
Zeng
, Joule
2
, 1231
(2018
).34.
X.
Liu
, Y.
Wang
, F.
Xie
, X.
Yang
, and L.
Han
, ACS Energy Lett.
3
, 1116
(2018
).35.
M. E.
Kayesh
, T. H.
Chowdhury
, K.
Matsuishi
, R.
Kaneko
, S.
Kazaoui
, J.-J.
Lee
, T.
Noda
, and A.
Islam
, ACS Energy Lett.
3
, 1584
(2018
).36.
S.
Gupta
, D.
Cahen
, and G.
Hodes
, J. Phys. Chem. C
122
, 13926
(2018
).37.
M.
Li
, Z. K.
Wang
, M. P.
Zhuo
, Y.
Hu
, K. H.
Hu
, Q. Q.
Ye
, S. M.
Jain
, Y. G.
Yang
, X. Y.
Gao
, and L. S.
Liao
, Adv. Mater.
30
, e1800258
(2018
).38.
M. M.
Tavakoli
, S. M.
Zakeeruddin
, M.
Gratzel
, and Z.
Fan
, Nano Lett.
18
, 2428
(2018
).39.
J.
Liu
, M.
Ozaki
, S.
Yakumaru
, T.
Handa
, R.
Nishikubo
, Y.
Kanemitsu
, A.
Saeki
, Y.
Murata
, R.
Murdey
, and A.
Wakamiya
, Angew. Chem., Int. Ed.
57
, 13221
(2018
).40.
S.
Shao
, J.
Liu
, G.
Portale
, H.-H.
Fang
, G. R.
Blake
, G. H.
ten Brink
, L. J. A.
Koster
, and M. A.
Loi
, Adv. Energy Mater.
8
, 1702019
(2018
).41.
M.
Chen
, Q.
Dong
, F. T.
Eickemeyer
, Y.
Liu
, Z.
Dai
, A. D.
Carl
, B.
Bahrami
, A. H.
Chowdhury
, R. L.
Grimm
, Y.
Shi
, Q.
Qiao
, S. M.
Zakeeruddin
, M.
Grätzel
, and N. P.
Padture
, ACS Energy Lett.
5
, 2223
(2020
).42.
M. I. H.
Ansari
, A.
Qurashi
, and M. K.
Nazeeruddin
, J. Photochem. Photobiol. C
35
, 1
(2018
).43.
F.
Hao
, C. C.
Stoumpos
, D. H.
Cao
, R. P. H.
Chang
, and M. G.
Kanatzidis
, Nat. Photonics
8
, 489
(2014
).44.
D.
Zhao
, Y.
Yu
, C.
Wang
, W.
Liao
, N.
Shrestha
, C. R.
Grice
, A. J.
Cimaroli
, L.
Guan
, R. J.
Ellingson
, K.
Zhu
, X.
Zhao
, R.-G.
Xiong
, and Y.
Yan
, Nat. Energy
2
, 17018
(2017
).© 2021 Author(s).
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
