Inferior morphology of perovskite films and suppressed hole extraction restricts the performance of perovskite solar cells (PSCs) with a PEDOT:PSS hole transporting layer (HTL). In this work, poly-TPD is used to modify the surface of PEDOT:PSS films in PSC. The presence of hydrophobic poly-TPD decreases the nucleation sites, and as a result, perovskite films with larger grains are obtained. Improved energy level alignment in the presence of poly-TPD results in enhanced hole extraction from the perovskite layer to the HTL. The improved morphology and charge extraction resulted in improved photovoltaic performance. The power conversion efficiency (PCE) of PSCs was increased from 13.6% to 16.1% with the incorporation of poly-TPD. Also, the shelf life of the PSCs has exhibited considerable improvement due to the presence of hydrophobic poly-TPD and fewer number of grain boundaries. After 66 days, the PSC with poly-TPD maintained 96% of its initial PCE, whereas the PCE of the control device degraded to 72% of its initial value.

1.
J.
You
,
L.
Meng
,
T.-B.
Song
,
T.-F.
Guo
,
Y. M.
Yang
,
W.-H.
Chang
,
Z.
Hong
,
H.
Chen
,
H.
Zhou
,
Q.
Chen
,
Y.
Liu
,
N.
De Marco
, and
Y.
Yang
,
Nat. Nanotechnol.
11
,
75
(
2016
).
2.
Q.
Lin
,
A.
Armin
,
R. C. R.
Nagiri
,
P. L.
Burn
, and
P.
Meredith
,
Nat. Photonics
9
,
106
(
2015
).
3.
C.
Bi
,
Q.
Wang
,
Y.
Shao
,
Y.
Yuan
,
Z.
Xiao
, and
J.
Huang
,
Nat. Commun.
6
,
7747
(
2015
).
4.
C.
Liu
,
Y.-B.
Cheng
, and
Z.
Ge
,
Chem. Soc. Rev.
49
,
1653
(
2020
).
5.
S.
Trivedi
,
D.
Prochowicz
,
N.
Parikh
,
A.
Mahapatra
,
M. K.
Pandey
,
A.
Kalam
,
M. M.
Tavakoli
, and
P.
Yadav
,
ACS Omega
6
,
1030
(
2021
).
6.
Y.
Shao
,
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
Y.
Yuan
, and
J.
Huang
,
Nat. Commun.
5
,
5784
(
2014
).
7.
T.
Liu
,
K.
Chen
,
Q.
Hu
,
R.
Zhu
, and
Q.
Gong
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1600457
(
2016
).
8.
Y.
Bai
,
X.
Meng
, and
S.
Yang
,
Adv. Energy Mater.
8
,
1701883
(
2018
).
9.
Y.
Yao
,
C.
Cheng
,
C.
Zhang
,
H.
Hu
,
K.
Wang
, and
S.
De Wolf
,
Adv. Mater.
34
,
2203794
(
2022
).
10.
J. H.
Lee
,
Y. R.
Jeong
,
G.
Lee
,
S. W.
Jin
,
Y. H.
Lee
,
S. Y.
Hong
,
H.
Park
,
J. W.
Kim
,
S.-S.
Lee
, and
J. S.
Ha
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
10
,
28027
(
2018
).
11.
Z.
Yu
,
Y.
Xia
,
D.
Du
, and
J.
Ouyang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
8
,
11629
(
2016
).
12.
W.
Han
,
G.
Ren
,
J.
Liu
,
Z.
Li
,
H.
Bao
,
C.
Liu
, and
W.
Guo
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
12
,
49297
(
2020
).
13.
T.
Ye
,
W.
Chen
,
S.
Jin
,
S.
Hao
,
X.
Zhang
,
H.
Liu
, and
D.
He
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
11
,
14004
(
2019
).
14.
X.
Hu
,
C.
Tao
,
J.
Liang
,
C.
Chen
,
X.
Zheng
,
J.
Li
,
J.
Li
,
Y.
Liu
, and
G.
Fang
,
Solar Energy
218
,
368
(
2021
).
15.
X.
Fan
,
W.
Nie
,
H.
Tsai
,
N.
Wang
,
H.
Huang
,
Y.
Cheng
,
R.
Wen
,
L.
Ma
,
F.
Yan
, and
Y.
Xia
,
Adv. Sci.
6
,
1900813
(
2019
).
16.
R.
Rhee
,
S.
Im
,
H.
Lee
,
J. H.
Lee
,
Y.
Kim
,
D. H.
Chun
,
C.
Park
,
S.
Lee
,
J. H.
Kim
, and
J. H.
Park
,
ACS Sustain. Chem. Eng.
8
,
8004
(
2020
).
17.
J.
Gasiorowski
,
R.
Menon
,
K.
Hingerl
,
M.
Dachev
, and
N. S.
Sariciftci
,
Thin Solid Films
536
,
211
(
2013
).
18.
T.
Lemercier
,
L.
Perrin
,
S.
Berson
,
L.
Flandin
, and
E.
Planes
,
Mater. Adv.
2
,
7907
(
2021
).
19.
R. S.
Kate
,
S. C.
Bulakhe
, and
R. J.
Deokate
,
Opt. Quantum Electron.
51
,
319
(
2019
).
20.
J.
You
,
Y. M.
Yang
,
Z.
Hong
,
T.-B.
Song
,
L.
Meng
,
Y.
Liu
,
C.
Jiang
,
H.
Zhou
,
W.-H.
Chang
,
G.
Li
, and
Y.
Yang
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
183902
(
2014
).
21.
J.-Y.
Jeng
,
Y.-F.
Chiang
,
M.-H.
Lee
,
S.-R.
Peng
,
T.-F.
Guo
,
P.
Chen
, and
T.-C.
Wen
,
Adv. Mater.
25
,
3727
(
2013
).
22.
M.
Liu
,
M. B.
Johnston
, and
H. J.
Snaith
,
Nature
501
,
395
(
2013
).
23.
S.
Sun
,
T.
Salim
,
N.
Mathews
,
M.
Duchamp
,
C.
Boothroyd
,
G.
Xing
,
T. C.
Sum
, and
Y. M.
Lam
,
Energy Environ. Sci.
7
,
399
(
2014
).
24.
J.
You
,
Z.
Hong
,
Y. M.
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
).
25.
P.
Docampo
,
J. M.
Ball
,
M.
Darwich
,
G. E.
Eperon
, and
H. J.
Snaith
,
Nat. Commun.
4
,
2761
(
2013
).
26.
W.
Nie
,
H.
Tsai
,
R.
Asadpour
,
J.-C.
Blancon
,
A. J.
Neukirch
,
G.
Gupta
,
J. J.
Crochet
,
M.
Chhowalla
,
S.
Tretiak
,
M. A.
Alam
,
H.-L.
Wang
, and
A. D.
Mohite
,
Science
347
,
522
(
2015
).
27.
O.
Malinkiewicz
,
A.
Yella
,
Y. H.
Lee
,
G. M.
Espallargas
,
M.
Graetzel
,
M. K.
Nazeeruddin
, and
H. J.
Bolink
,
Nat. Photonics
8
,
128
(
2014
).
28.
M. V.
Khenkin
,
E. A.
Katz
,
A.
Abate
,
G.
Bardizza
,
J. J.
Berry
,
C.
Brabec
,
F.
Brunetti
,
V.
Bulović
,
Q.
Burlingame
,
A.
Di Carlo
,
R.
Cheacharoen
,
Y.-B.
Cheng
,
A.
Colsmann
,
S.
Cros
,
K.
Domanski
,
M.
Dusza
,
C. J.
Fell
,
S. R.
Forrest
,
Y.
Galagan
,
D.
Di Girolamo
,
M.
Grätzel
,
A.
Hagfeldt
,
E.
von Hauff
,
H.
Hoppe
,
J.
Kettle
,
H.
Köbler
,
M. S.
Leite
,
S.
Liu
,
Y.-L.
Loo
,
J. M.
Luther
,
C.-Q.
Ma
,
M.
Madsen
,
M.
Manceau
,
M.
Matheron
,
M.
McGehee
,
R.
Meitzner
,
M. K.
Nazeeruddin
,
A. F.
Nogueira
,
Ç.
Odabaşı
,
A.
Osherov
,
N.-G.
Park
,
M. O.
Reese
,
F.
De Rossi
,
M.
Saliba
,
U. S.
Schubert
,
H. J.
Snaith
,
S. D.
Stranks
,
W.
Tress
,
P. A.
Troshin
,
V.
Turkovic
,
S.
Veenstra
,
I.
Visoly-Fisher
,
A.
Walsh
,
T.
Watson
,
H.
Xie
,
R.
Yıldırım
,
S. M.
Zakeeruddin
,
K.
Zhu
, and
M.
Lira-Cantu
,
Nat. Energy
5
,
35
(
2020
).
29.
M.
Jung
,
S.-G.
Ji
,
G.
Kim
, and
S. I.
Seok
,
Chem. Soc. Rev.
48
,
2011
(
2019
).
30.
J.-W.
Lee
,
S.-H.
Bae
,
N.
De Marco
,
Y.-T.
Hsieh
,
Z.
Dai
, and
Y.
Yang
,
Mater. Today Energy
7
,
149
(
2018
).
31.
A.-F.
Castro-Méndez
,
J.
Hidalgo
, and
J.-P.
Correa-Baena
,
Adv. Energy Mater.
9
,
1901489
(
2019
).
32.
J.-H.
Im
,
I.-H.
Jang
,
N.
Pellet
,
M.
Grätzel
, and
N.-G.
Park
,
Nat. Nanotechnol.
9
,
927
(
2014
).
33.
S.
Wieghold
,
J.-P.
Correa-Baena
,
L.
Nienhaus
,
S.
Sun
,
K. E.
Shulenberger
,
Z.
Liu
,
J. S.
Tresback
,
S. S.
Shin
,
M. G.
Bawendi
, and
T.
Buonassisi
,
ACS Appl. Energy Mater.
1
,
6801
(
2018
).
34.
Q.
Zhao
,
G. R.
Li
,
J.
Song
,
Y.
Zhao
,
Y.
Qiang
, and
X. P.
Gao
,
Sci. Rep.
6
,
38670
(
2016
).
35.
J. C.
Yu
,
S.
Badgujar
,
E. D.
Jung
,
V. K.
Singh
,
D. W.
Kim
,
J.
Gierschner
,
E.
Lee
,
Y. S.
Kim
,
S.
Cho
,
M. S.
Kwon
, and
M. H.
Song
,
Adv. Mater.
31
,
1805554
(
2019
).
36.
S.
Ngqoloda
,
C. J.
Arendse
,
T. F.
Muller
,
P. F.
Miceli
,
S.
Guha
,
L.
Mostert
, and
C. J.
Oliphant
,
ACS Appl. Energy Mater.
3
,
2350
(
2020
).
37.
H.
Jia
,
Z.
Wang
,
T.
Yuan
,
F.
Yuan
,
X.
Li
,
Y.
Li
,
Z. A.
Tan
,
L.
Fan
, and
S.
Yang
,
Adv. Sci.
6
,
1900397
(
2019
).
38.
M.
Wang
,
H.
Wang
,
W.
Li
,
X.
Hu
,
K.
Sun
, and
Z.
Zang
,
J. Mater. Chem. A
7
,
26421
(
2019
).
39.
O.
Almora
,
C.
Aranda
,
I.
Zarazua
,
A.
Guerrero
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
ACS Energy Lett.
1
,
209
(
2016
).
40.
O.
Almora
,
I.
Zarazua
,
E.
Mas-Marza
,
I.
Mora-Sero
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
1645
(
2015
).
41.
B.
Chen
,
M.
Yang
,
S.
Priya
, and
K.
Zhu
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
905
(
2016
).
42.
W.
Tress
,
N.
Marinova
,
T.
Moehl
,
S. M.
Zakeeruddin
,
M. K.
Nazeeruddin
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
8
,
995
(
2015
).
43.
R.
Steim
,
T.
Ameri
,
P.
Schilinsky
,
C.
Waldauf
,
G.
Dennler
,
M.
Scharber
, and
C. J.
Brabec
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
95
,
3256
(
2011
).
44.
P.
Calado
,
D.
Burkitt
,
J.
Yao
,
J.
Troughton
,
T. M.
Watson
,
M. J.
Carnie
,
A. M.
Telford
,
B. C.
O’Regan
,
J.
Nelson
, and
P. R. F.
Barnes
,
Phys. Rev. Appl.
11
,
044005
(
2019
).
45.
B.
Anitha
,
K. P.
Vijith
,
A.
Alexander
,
V.
Srivastava
, and
M. A. G.
Namboothiry
,
J. Mater. Chem. C
8
,
14748
(
2020
).
46.
I.
Riedel
,
J.
Parisi
,
V.
Dyakonov
,
L.
Lutsen
,
D.
Vanderzande
, and
J. C.
Hummelen
,
Adv. Funct. Mater.
14
,
38
(
2004
).
47.
W.
Lan
,
Y.
Liu
,
B.
Wu
,
B.
Xu
,
H.
Pu
,
B.
Wei
,
Y.
Peng
,
W.
Tian
, and
F.
Zhu
,
ACS Appl. Energy Mater.
2
,
7385
(
2019
).
48.
A.
Sharma
,
M.
Chauhan
,
V.
Bharti
,
M.
Kumar
,
S.
Chand
,
B.
Tripathi
, and
J. P.
Tiwari
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
19
,
26169
(
2017
).
49.
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
).
50.
N.
Mansour Rezaei Fumani
,
F.
Arabpour Roghabadi
,
M.
Alidaei
,
S. M.
Sadrameli
,
V.
Ahmadi
, and
F.
Najafi
,
ACS Omega
5
,
7106
(
2020
).
51.
F.
Arabpour Roghabadi
,
N.
Mansour Rezaei Fumani
,
M.
Alidaei
,
V.
Ahmadi
, and
S. M.
Sadrameli
,
Sci. Rep.
9
,
9448
(
2019
).
52.
M.
Anaya
,
J. F.
Galisteo-López
,
M. E.
Calvo
,
J. P.
Espinós
, and
H.
Míguez
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
3891
(
2018
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.