In the highly efficient n-i-p structure of perovskite solar cells (PSCs), organic material Spiro-OMeTAD is usually used as the hole transport layer (HTL). However, its high hygroscopicity and thermal instability seriously limit its commercial application. In contrast, nickel oxide (NiOx) is a promising alternative due to its wideband gap, low cost, and high stability. By comparing with traditional spin coating, pulsed laser deposition (PLD) can produce relatively compact films and avoid the damage of solvent evaporation on the morphology and crystal quality, thus improving the device stability. This work introduces PLD to prepare CsPbBr3 and NiOx thin films to obtain highly stable all-inorganic CsPbBr3-based PSCs. Carrier dynamics are studied via electrochemical measurements and transient absorption spectroscopy. The power conversion efficiency of the all-inorganic CsPbBr3-based PSCs with NiOx HTL can be improved to 5.47% under optimum thickness and annealing temperature. It is revealed that the thermal stability is significantly enhanced, where unencapsulated all-inorganic CsPbBr3 PSCs specifically can maintain 95% of initial efficiency for 1200 h under the condition of 85 °C and 30% relative humidity.

1.
H.
Zhang
,
H.
Wang
,
M.
Ma
,
Y.
Wu
,
S.
Dong
, and
Q.
Xu
,
Sol. RRL
2
,
1800097
(
2018
).
2.
Q.
Ma
,
S.
Huang
,
X.
Wen
,
M. A.
Green
, and
A. W. Y.
Ho-Baillie
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1502202
(
2016
).
3.
T.
Kirchartz
and
U.
Rau
,
Adv. Energy Mater.
8
,
1703385
(
2018
).
4.
E. J.
Juarez-Perez
and
M.
Haro
,
Science
368
,
1309
(
2020
).
5.
S. A.
Khalifa
,
S.
Spatari
,
A. T.
Fafarman
, and
J. B.
Baxter
,
ACS Sustainable Chem. Eng.
8
,
16537
(
2020
).
6.
G.
Shen
,
Q.
Cai
,
H.
Dong
,
X.
Wen
,
X.
Xu
, and
C.
Mu
,
ACS Sustainable Chem. Eng.
9
,
3580
(
2021
).
7.
E.
Bi
,
H.
Chen
,
F.
Xie
,
Y.
Wu
,
W.
Chen
,
Y.
Su
,
A.
Islam
,
M.
Grätzel
,
X.
Yang
, and
L.
Han
,
Nat. Commun.
8
,
15330
(
2017
).
8.
Z.
Wang
,
Z.
Shi
,
T.
Li
,
Y.
Chen
, and
W.
Huang
,
Angew. Chem., Int. Ed.
56
,
1190
(
2017
).
9.
X.
Zheng
,
Y.
Wang
,
J.
Hu
,
G.
Yang
,
Z.
Guo
,
J.
Xia
,
Z.
Xu
, and
G.
Fang
,
J. Mater. Chem. A
5
,
24416
(
2017
).
10.
F.
Lang
,
O.
Shargaieva
,
V. V.
Brus
,
H. C.
Neitzert
,
J.
Rappich
, and
N. H.
Nickel
,
Adv. Mater.
30
,
1702905
(
2018
).
11.
S.
Aharon
,
A.
Dymshits
,
A.
Rotem
, and
L.
Etgar
,
J. Mater. Chem. A
3
,
9171
(
2015
).
12.
Q.
Wang
and
A.
Abate
,
Adv. Mater. Interfaces
5
,
1800264
(
2018
).
13.
H.
Bian
,
D.
Bai
,
Z.
Jin
,
K.
Wang
,
L.
Liang
,
H.
Wang
,
J.
Zhang
,
Q.
Wang
, and
S.
(Frank) Liu
,
Joule
2
,
1500
(
2018
).
14.
J.
Liang
,
C.
Wang
,
Y.
Wang
,
Z.
Xu
,
Z.
Lu
,
Y.
Ma
,
H.
Zhu
,
Y.
Hu
,
C.
Xiao
,
X.
Yi
,
G.
Zhu
,
H.
Lv
,
L.
Ma
,
T.
Chen
,
Z.
Tie
,
Z.
Jin
, and
J.
Liu
,
J. Am. Chem. Soc.
138
,
15829
(
2016
).
15.
J.
Liang
,
P.
Zhao
,
C.
Wang
,
Y.
Wang
,
Y.
Hu
,
G.
Zhu
,
L.
Ma
,
J.
Liu
, and
Z.
Jin
,
J. Am. Chem. Soc.
139
,
14009
(
2017
).
16.
H.
Zhang
,
W.
Xiang
,
X.
Zuo
,
X.
Gu
,
S.
Zhang
,
Y.
Du
,
Z.
Wang
,
Y.
Liu
,
H.
Wu
,
P.
Wang
,
Q.
Cui
,
H.
Su
,
Q.
Tian
, and
S.
Liu
,
Angew. Chem., Int. Ed.
62
,
e202216634
(
2023
).
17.
Y.
Ding
,
Q.
Guo
,
Y.
Geng
,
Z.
Dai
,
Z.
Wang
,
Z.
Chen
,
Q.
Guo
,
Z.
Zheng
,
Y.
Li
, and
E.
Zhou
,
Nano Today
46
,
101586
(
2022
).
18.
Q.
Guo
,
J.
Duan
,
J.
Zhang
,
Q.
Zhang
,
Y.
Duan
,
X.
Yang
,
B.
He
,
Y.
Zhao
, and
Q.
Tang
,
Adv. Mater.
34
,
2202301
(
2022
).
19.
C. C.
Stoumpos
,
C. D.
Malliakas
,
J. A.
Peters
,
Z.
Liu
,
M.
Sebastian
,
J.
Im
,
T. C.
Chasapis
,
A. C.
Wibowo
,
D. Y.
Chung
,
A. J.
Freeman
,
B. W.
Wessels
, and
M. G.
Kanatzidis
,
Cryst. Growth Des.
13
,
2722
(
2013
).
20.
P. N.
Luke
,
Appl. Phys. Lett.
65
,
2884
(
1994
).
21.
Q.
Zhou
,
J.
Duan
,
J.
Du
,
Q.
Guo
,
Q.
Zhang
,
X.
Yang
,
Y.
Duan
, and
Q.
Tang
,
Adv. Sci.
8
,
2101418
(
2021
).
22.
A. J.
Haider
,
T.
Alawsi
,
M. J.
Haider
,
B. A.
Taha
, and
H. A.
Marhoon
,
Opt. Quant. Electron.
54
,
488
(
2022
).
23.
I.
Constantinoiu
and
C.
Viespe
,
Sensors
21
,
5758
(
2021
).
24.
S.
Shahidi
,
B.
Moazzenchi
, and
M.
Ghoranneviss
,
Eur. Phys. J. Appl. Phys.
71
,
31302
(
2015
).
25.
U.
Bansode
and
S.
Ogale
,
J. Appl. Phys.
121
,
133107
(
2017
).
26.
T.
Soto-Montero
,
S.
Kralj
,
W.
Soltanpoor
,
J. S.
Solomon
,
J. S.
Gómez
,
K. P. S.
Zanoni
,
A.
Paliwal
,
H. J.
Bolink
,
C.
Baeumer
,
A. P. M.
Kentgens
, and
M.
Morales-Masis
,
Adv. Funct. Mater.
(published online 2023).
27.
H.
Wang
,
Y.
Wu
,
M.
Ma
,
S.
Dong
,
Q.
Li
,
J.
Du
,
H.
Zhang
, and
Q.
Xu
,
ACS Appl. Energy Mater.
2
,
2305
(
2019
).
28.
J. H.
Park
,
J.
Seo
,
S.
Park
,
S. S.
Shin
,
Y. C.
Kim
,
N. J.
Jeon
,
H.-W.
Shin
,
T. K.
Ahn
,
J. H.
Noh
,
S. C.
Yoon
,
C. S.
Hwang
, and
S. I.
Seok
,
Adv. Mater.
27
,
4013
(
2015
).
29.
Z.
Qiu
,
H.
Gong
,
G.
Zheng
,
S.
Yuan
,
H.
Zhang
,
X.
Zhu
,
H.
Zhou
, and
B.
Cao
,
J. Mater. Chem. C
5
,
7084
(
2017
).
30.
Q.
Qiu
,
J.
Mou
,
J.
Song
, and
Y.
Qiang
,
J. Electron. Mater.
49
,
6300
(
2020
).
31.
Y.
Ren
,
M.
Ren
,
X.
Xie
,
J.
Wang
,
Y.
Cai
,
Y.
Yuan
,
J.
Zhang
, and
P.
Wang
,
Nano Energy
81
,
105655
(
2021
).
32.
X.
Zhao
,
J.
Chen
, and
N. G.
Park
,
Sol. RRL
3
,
1800339
(
2019
).
33.
M.-H.
Li
,
P.-S.
Shen
,
K.-C.
Wang
,
T.-F.
Guo
, and
P.
Chen
,
J. Mater. Chem. A
3
,
9011
(
2015
).
34.
X.
Liang
,
Q.
Yi
,
S.
Bai
,
X.
Dai
,
X.
Wang
,
Z.
Ye
,
F.
Gao
,
F.
Zhang
,
B.
Sun
, and
Y.
Jin
,
Nano Lett.
14
,
3117
(
2014
).
35.
J.
Tian
,
Q.
Xue
,
Q.
Yao
,
N.
Li
,
C. J.
Brabec
, and
H.-L.
Yip
,
Adv. Energy Mater.
10
,
2000183
(
2020
).
36.
W.
Xiang
,
J.
Pan
, and
Q.
Chen
,
ACS Appl. Energy Mater.
3
,
5977
(
2020
).
37.
A.
Ojeda-G-P
,
M.
Döbeli
, and
T.
Lippert
,
Adv. Mater. Interfaces
5
,
1701062
(
2018
).
38.
E.
Aydin
,
C.
Altinkaya
,
Y.
Smirnov
,
M. A.
Yaqin
,
K. P. S.
Zanoni
,
A.
Paliwal
,
Y.
Firdaus
,
T. G.
Allen
,
T. D.
Anthopoulos
,
H. J.
Bolink
,
M.
Morales-Masis
, and
S. D.
Wolf
,
Matter
4
,
3549
(
2021
).
39.
S.
Wang
,
W.
Li
,
M.
Morbidoni
,
M. A.
Mclachlan
, and
J.
Zhang
,
Appl. Nanosci.
10
,
1871
(
2020
).
40.
G.
Li
,
Y.
Jiang
,
S.
Deng
,
A.
Tam
,
P.
Xu
,
M.
Wong
, and
H.-S.
Kwok
,
Adv. Sci.
4
,
1700463
(
2017
).
41.
L.
Liu
,
S.-E.
Yang
,
P.
Liu
, and
Y.
Chen
,
Sol. Energy
232
,
320
(
2022
).
42.
G.
Sheng
,
J.
Wang
,
X.
Xiao
,
X.
Cai
,
X.
Wang
,
Z.
Bi
,
Y.
Lu
,
Y.
Liu
,
Y.
Zhu
,
X.
Xu
, and
G.
Xu
,
Adv. Eng. Mater.
24
,
2100962
(
2022
).
43.
S. Y.
Park
,
S. J.
Kim
,
J. H.
Lee
,
M. J.
Jeong
,
J. M.
Lee
,
H. S.
Jung
, and
J. H.
Noh
,
Adv. Funct. Mater.
31
,
2100863
(
2021
).
44.
N.
Kumar
,
H. B.
Lee
,
S.
Hwang
, and
J. W.
Kang
,
J. Mater. Chem. A
8
,
3357
(
2020
).
45.
X.
Yin
,
Z.
Yao
,
Q.
Luo
,
X.
Dai
,
Y.
Zhou
,
Y.
Zhang
,
Y.
Zhou
,
S.
Luo
,
J.
Li
,
N.
Wang
, and
H.
Lin
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
9
,
2439
(
2017
).
46.
J.
Chang
,
H.
Zhu
,
B.
Li
,
F. H.
Isikgor
,
Y.
Hao
,
Q.
Xu
, and
J.
Ouyang
,
J. Mater. Chem. A
4
,
887
(
2016
).
47.
R.
Ranjan
,
B.
Usmani
,
S.
Pali
,
S.
Ranjan
,
A.
Singh
,
A.
Garg
, and
R. K.
Gupta
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
207
,
110335
(
2020
).
48.
Z.
Guo
,
S.
Teo
,
Z.
Xu
,
C.
Zhang
,
Y.
Kamata
,
S.
Hayase
, and
T.
Ma
,
J. Mater. Chem. A
7
,
1227
(
2019
).
49.
H.
Sato
,
T.
Minami
,
S.
Takata
, and
T.
Yamada
,
Thin Solid Films
236
,
27
(
1993
).
50.
F.
Li
,
S.
Zhou
,
J.
Yuan
,
C.
Qin
,
Y.
Yang
,
J.
Shi
,
X.
Ling
,
Y.
Li
, and
W.
Ma
,
ACS Energy Lett.
4
,
2571
(
2019
).
51.
W.
Xu
,
Y.
Gao
,
W.
Ming
,
F.
He
,
J.
Li
,
X.
Zhu
,
F.
Kang
,
J.
Li
, and
G.
Wei
,
Adv. Mater.
32
,
2003965
(
2020
).
52.
E.
Serpetzoglou
,
I.
Konidakis
,
G.
Kakavelakis
,
T.
Maksudov
,
E.
Kymakis
, and
E.
Stratakis
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
9
,
43910
(
2017
).
53.
E.
Serpetzoglou
,
I.
Konidakis
,
G.
Kakavelakis
,
I.
Demeridou
,
K.
Chatzimanolis
,
C.
Zervos
,
G.
Kioseoglou
,
E.
Kymakis
, and
E.
Stratakis
,
Opto-Electron. Sci.
1
,
210005
(
2022
).
54.
T.
Zhang
,
F.
Wang
,
H.-B.
Kim
,
I.-W.
Chol
,
C.
Wang
,
E.
Chol
,
R.
Konefal
,
Y.
Puttisong
,
K.
Terado
,
L.
Kobera
,
M.
Chen
,
M.
Yang
,
S.
Bai
,
B.
Yang
,
J.
Suo
,
S.-C.
Yang
,
X.
Liu
,
F.
Fu
,
H.
Yoshida
,
W. M.
Chen
,
J.
Brus
,
V.
Coropceanu
,
A.
Hagfeldt
,
J.-L.
Bredas
,
M.
Fahlman
,
D. S.
Kim
,
Z.
Hu
, and
F.
Gao
,
Science
377
,
495
(
2022
).
55.
L.
Li
,
W.
Shen
,
C.
Yang
,
Y.
Dou
,
X.
Zhu
,
Y.
Dong
,
J.
Zhao
,
J.
Xiao
,
F.
Huang
,
Y.-B.
Cheng
, and
J.
Zhong
,
J. Mater. Sci. Technol.
133
,
145
(
2023
).
56.
C.
Ahläng
,
M.
Nyman
, and
R.
Österbacka
,
Phys. Rev. Appl.
16
,
014041
(
2021
).
57.
T.
Kirchartz
,
Philos. Trans. R. Soc. A.
377
,
20180286
(
2019
).
58.
L.
Krückemeier
,
B.
Krogmeier
,
Z.
Liu
,
U.
Rau
, and
T.
Kirchartz
,
Adv. Energy Mater.
11
,
2003489
(
2021
).
59.
Q.
An
,
Q.
Sun
,
A.
Weu
,
D.
Becker-Koch
,
F.
Paulus
,
S.
Arndt
,
F.
Stuck
,
A. S. K.
Hashmi
,
N.
Tessler
, and
Y.
Vaynzof
,
Adv. Energy Mater.
9
,
1901257
(
2019
).
60.
T.
Bu
,
J.
Li
,
F.
Zheng
,
W.
Chen
,
X.
Wen
,
Z.
Ku
,
Y.
Peng
,
J.
Zhong
,
Y.-B.
Cheng
, and
F.
Huang
,
Nat. Commun.
9
,
4609
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.