Perowskitowe ogniwa słoneczne

Carlo Perini, Juan-Pablo Correa-Baena

School of Materials Science and Engineering, Georgia Institute of Technology

Material Matters 2020, 15.2

• Wprowadzenie
• Struktura urządzenia i stan wiedzy
• Struktura urządzenia i aktualny stan wiedzy
• .Inżynieria składu Segregacja halogenków i stabilizacja czarnej fazy
• Rekombinacja i pasywacja w perowskitach 2D
• Stabilność PSC: Wymagania i osiągnięcia
• PSC Stability: Protokoły starzenia i testy terenowe
• Promises and Challenges
• Powiązane produkty
• Referencje

Wprowadzenie

Globalne zapotrzebowanie na energię stale rośnie. Szacunki są różne, ale według Energy Information Administration zapotrzebowanie na energię wzrośnie o 30% do 800 eksadżuli do 2040 r. ¹ Znaczna część tego zapotrzebowania może być dostarczona przez najbardziej obfite odnawialne źródło energii na Ziemi, energię słoneczną. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że Ziemia obejmuje rozległe obszary, które otrzymują wysoki poziom padającego światła słonecznego, w tym gorące, suche pustynie obejmujące dziesiątki milionów kilometrów², łatwo jest wyobrazić sobie, że energia słoneczna ma potencjał, aby zaspokoić większość, jeśli nie wszystkie, nasze przyszłe potrzeby energetyczne.² Jednak w celu pozyskania tego ogromnego potencjalnego źródła energii, kluczowe znaczenie będzie miała maksymalizacja wydajności ogniw słonecznych. Aby to zrobić, musimy zarówno zastosować nowe technologie, które pozwoliły zbliżyć się do teoretycznego limitu 33% wydajności w jednozłączowych ogniwach słonecznych, jak i opracować wydajne i tanie materiały do fotowoltaiki wielozłączowej. 

Operowskitowe ogniwa słoneczne z halogenkami ołowiu (PSC) są obiecującymi kandydatami do zaspokojenia naszych rosnących potrzeb energetycznych. Ogniwa PSC z pojedynczym złączem mogą osiągać wydajność konwersji powyżej 25% przy użyciu stosunkowo prostych i niedrogich metod osadzania i materiałów o niskiej czystości, co jest bezprecedensowym osiągnięciem dla poprzedniej technologii fotowoltaicznej. Osiągnięcie to jest wynikiem właściwości elektronicznych, na które w większości nie ma wpływu obecność defektów strukturalnych. Skład chemiczny i strukturę perowskitów można łatwo modyfikować w celu dostrojenia pasma wzbronionego materiału. Perowskity są znacznie tańsze niż jakakolwiek inna alternatywa o szerokim paśmie wzbronionym, a zatem stanowią obiecujące uzupełnienie krzemu w strukturach tandemowych. Jednakże, aby osiągnąć sprawność konwersji energii (PCE) wyższą niż 26%³ PSC wymagają ulepszeń w celu zmniejszenia rekombinacji niepromienistej. Podobnie, należy poprawić ich długoterminową trwałość. Będzie to wymagało opracowania standardowych protokołów starzenia uzupełnionych o dane z testów ogniw i paneli słonecznych w terenie.4 Poniżej omawiamy najnowsze wysiłki zmierzające do zwiększenia wydajności i stabilności materiałów perowskitowych, zarówno w przypadku jedno-, jak i wielozłączowych ogniw słonecznych.

.Struktura urządzenia i aktualny stan wiedzy

Perowskity ołowiowo-halogenkowe, najbardziej zbadane do tej pory kompozycje perowskitów, przyjmują strukturę 3D ABX₃. Kationem A jest metyloamoniowy (MA), formamidynowy (FA), Cs lub Rb. Ołów znajduje się w miejscu B. Halogenki jodu, bromu lub chloru zajmują miejsce X. PSC składa się z perowskitowej warstwy aktywnej, materiałów selektywnych dla elektronów i dziur oraz przezroczystych i/lub metalowych elektrod. Nazewnictwo struktury urządzenia różni się w zależności od miejsca gromadzenia elektronów. Terminologia bezpośrednia lub "n-i-p" ma zastosowanie do PSC, w których elektrony są gromadzone na przezroczystym interfejsie (na dole). Terminologia odwrócona lub "p-i-n" odnosi się do ogniw słonecznych, które mają selektywne kontakty elektronowe / dziurowe odwrócone w stosie urządzeń (Rysunek 1). W strukturze mezoporowatej dolny kontakt jest porowaty: jest infiltrowany i pokryty materiałem perowskitowym (Rysunek 1A). Wreszcie, w konfiguracji planarnej wszystkie warstwy mają tendencję do bycia zwartymi cienkimi warstwami (Rysunek 1B i C).

Wydajność PSC gwałtownie wzrosła w ciągu pierwszych sześciu lat ich rozwoju, szybko osiągając 20%, a ostatnio przekraczając 25%.⁵ Naukowcy poprawili obecnie kontrolę nad osadzaniem warstw perowskitowych i zaprojektowali pasmo wzbronione oraz wytrzymałość materiału w pojedynczych złączach poprzez inżynierię składu.^6-8 Zastosowanie jednolitych i zwartych (o grubości 500 nm) warstw perowskitowych i perowskitu na bazie FA umożliwiło uzyskanie wydajności przekraczającej 23% przy prądach zbliżających się do teoretycznego limitu.^9,10 PSC wykazują bardzo wysokie napięcia obwodu otwartego (V_OC's) w porównaniu do ich pasma wzbronionego, co wskazuje na niskie straty rekombinacyjne. Osadzanie, skład i inżynieria urządzenia doprowadziły do V_OC do 1,24 V przy paśmie wzbronionym ≈1,6 eV, z teoretycznym V_OC 1,33 V dla tego pasma wzbronionego.³ Badania wykazały, że dynamika rekombinacji na styku perowskitu z dziurą selektywną jest w dużej mierze odpowiedzialna za różnicę między teoretycznymi i eksperymentalnymi wartościami V_OC.¹¹ Odkrycia te skłoniły do zbadania pasywacji powierzchni perowskitu przez dwuwymiarowe warstwy perowskitu z nieporęcznymi kationami A.^9,12

Wczesne próby pasywacji defektów na interfejsach perowskitów przy użyciu cienkich warstw materiałów o szerokim paśmie wzbronionym umożliwiły zwiększenie V_OC PSC opartego na FA, co pomogło osiągnąć PCE na poziomie 23,2% (potwierdzone z krzywej prąd-napięcie; 22.Po tym osiągnięciu nastąpił raport o certyfikowanym PCE na poziomie 23,3% z ustabilizowanej krzywej prądowo-napięciowej, co uzasadnia badanie nowych metod identyfikacji i tłumienia rekombinacji w celu zwiększenia tego kluczowego parametru PV.¹³

Rysunek 1. Schematy perowskitowych ogniw słonecznych opartych na konfiguracji A) mezoporowatej i B) planarnej, z przewodzącym szkłem/kontaktem elektronowym/perowskitem (n-i-p). C) Odwrócona konfiguracja (p-i-n) to płaskie złącze z przewodzącym szkłem/kontaktem dziurowym/stosem perowskitu. D) Urządzenie tandemowe perowskit-perowskit. E) Parametry fotowoltaiczne perowskitowych ogniw słonecznych obliczone na podstawie Shockleya-Queissera (słupki) i metryk wybranych publikacji (białe kółka) z certyfikowaną wydajnością powyżej 20% od 2015 r. i w porządku chronologicznym do 2019 r.^3,9,12,14,15.

Inżynieria składu, segregacja halogenków i stabilizacja fazy czarnej

Stabilne struktury 3D perowskitów mogą być realizowane tylko poprzez łączenie atomów z odpowiednimi przeszkodami sterycznymi. Wymóg ten jest określany ilościowo za pomocą współczynnika tolerancji Goldschmidta (t), dla którego wartości od 0,8 do 1,0 skutkują stabilnymi strukturami 3D, takimi jak w przypadku MAPbI3 (t ~ 0,9). Perowskity na granicy wymaganego współczynnika tolerancji, takie jak FAPbI3 (t ~ 1) i CsPbI₃ (t ~ 0,8), mają napiętą sieć 3D. W rezultacie mają tendencję do tworzenia fotoaktywnych faz o niższej wymiarowości w temperaturze pokojowej.¹⁶ Zmiany w anionie X mają duży wpływ na wartość pasma wzbronionego; zwiększenie zawartości Br w perowskicie I zwiększa przerwę pasmową bliżej 1,7 eV - wartość, która jest wysoce pożądana dla tandemów perowskit/krzem (Rysunek 1D). Jednak stężenia Br powyżej 20% wzbudziły obawy o segregację halogenków, prawdopodobnie zmniejszając długoterminową stabilność urządzenia i maksymalne V_OC poprzez tworzenie zanieczyszczeń aktywnych rekombinacyjnie. Mieszane perowskity Sn/Pb są obiecujące w osiąganiu optymalnego pasma wzbronionego w pojedynczych złączach (1,1-1,4 eV, rysunek 2A), ale nadal cierpią z powodu znacznych strat spowodowanych rekombinacją. Zastosowanie złożonych preparatów Pb z wieloma kationami i anionami umożliwiło badaczom uniknięcie fotoaktywnych faz i zmniejszenie segregacji halogenków w sieci.¹⁷ Perowskit z potrójnym kationem CsMAFA tłumi zanieczyszczenia fazy żółtej, nawet podczas krystalizacji, co skutkuje poprawą wydajności folii niezależnie od wyżarzania.¹⁸ Wprowadzenie mniejszego rubidu do RbCsMAFA umożliwiło uzyskanie 21,6% stabilizowanych PCE z 1,24 V Voc dla przerwy pasmowej 1.63 eV, co skutkuje stratą potencjału 390 mV - jedną z najniższych wartości kiedykolwiek zgłoszonych dla dowolnego materiału ogniwa słonecznego (Rysunek 2B).⁶

Rysunek 2. Fotofizyka urządzenia najnowocześniejszych PSC z A) sprawnością Shockley Queisser i B) obliczonym maksymalnym VOC (limitem radiacyjnym) w porównaniu do wartości osiągniętych dla różnych materiałów absorbera.^5,21-26

Podążając za takimi przykładami, naukowcy wprowadzili inne mniejsze kationy, takie jak K, do roztworu bez jasnego wyjaśnienia, w jaki sposób te dodatnio naładowane atomy są włączane; jednak obecność K⁺ wyraźnie korzystnie wpływa na właściwości optoelektroniczne materiałów.¹⁹ Niedawno zbadano mechanizm włączania tych kationów do sieci perowskitu, dostarczając dowodów na domieszkowanie strontem.²⁰ Kationy większe niż FA zostały wykorzystane do indukowania tworzenia faz perowskitu o niższej wymiarowości na interfejsach, gdzie warstwy transportu ładunku są oddzielone większymi kationami. Ich większe pasmo wzbronione umożliwia pasywację defektów powierzchniowych, zmniejszając rekombinację niepromienistą, a ich zastosowanie w urządzeniach pozwoliło na osiągnięcie obecnych rekordów wydajności.^9,12 Opisano również czyste perowskity 2D/3D, w których warstwy pośrednie 2D są również rozproszone w masie. Jak dotąd, najbardziej stabilne i wydajne kompozycje perowskitów zostały oparte na połączeniu perowskitów wielokationowych i pasywacji interfejsu 2D perowskitów 3D (Rysunek 1E).

Rekombinacja i pasywacja przez perowskity 2D

W rzeczywistym urządzeniu, defekty objętościowe i powierzchnie/interfejsy wprowadzają centra rekombinacji, które powodują szybką rekombinację nieradiacyjną. Rekombinacja nieradiacyjna różni się od rekombinacji radiacyjnej i powoduje utratę potencjału (V_OC - pasmo wzbronione/ładunek elementarny, Rysunek 2B). Podczas gdy szybkość rekombinacji radiacyjnej jest właściwością materiału, rekombinacja nieradiacyjna jest dyktowana przez defekty. Obecnie rekombinacja międzyfazowa stanowi przeszkodę dla mieszanych perowskitów halogenkowych o szerokim paśmie wzbronionym oraz dla perowskitów cynowych o wąskim paśmie wzbronionym stosowanych w wielozłączowych ogniwach słonecznych. Ostatnie wysiłki pozwoliły znacznie zmniejszyć rekombinację międzyfazową w pojedynczych złączach.²⁷ Masowa rekombinacja nieradiacyjna wymaga dalszej redukcji dla wszystkich kompozycji perowskitów. Brak selektywności nośników, bariery dla ekstrakcji ładunku i defekty powierzchniowe na interfejsach są głównymi przyczynami rekombinacji powierzchniowej. Inne badania donoszą o rekombinacji nieradiacyjnej na granicach ziaren w warstwach perowskitowych, wzdłuż określonych powierzchni krystalograficznych oraz w obecności porowatości w warstwie, chociaż nadal pozostaje to przedmiotem dyskusji.²⁸ Rekombinacja masowa w PSC została przypisana sprzężeniu elektronowo-fononowemu, zaburzeniom elektronowym pasma (wyższa energia Urbacha) i głębokim defektom (zarówno wewnętrznym, jak i indukowanym przez zanieczyszczenia). Aby osiągnąć V_OC,rad, a tym samym zmaksymalizować FF do prawie 90%, badacze będą musieli zminimalizować wpływ takich defektów, mając na celu zbliżenie się do 10 μs nieradiacyjnych czasów życia.²⁷

PSC Stability: Wymagania i osiągnięcia

Kluczowe czynniki kosztotwórcze nowej technologii solarnej obejmują nakłady inwestycyjne, a także uzysk energii, który jest wypadkową sprawności urządzenia i długoterminowej stabilności. Degradacja PCE w czasie kontroluje zwrot z inwestycji, a tym samym ryzyko związane z nową technologią PV. Rynkowym punktem odniesienia dla technologii solarnej jest krzem krystaliczny, którego współczynnik degradacji wynosi poniżej 0,5% rocznie, zapewniając wydajność przez 25 lat w warunkach operacyjnych. PSC muszą osiągnąć podobny poziom stabilności, aby konkurować na rynku fotowoltaicznym.

W ciągu ostatnich kilku lat poświęcono temu celowi znaczną część badań, podejmując znaczne wysiłki w celu zmniejszenia wpływu na stabilność zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych czynników degradacji. Pomimo początkowego sceptycyzmu, perowskitowe ogniwa słoneczne są obecnie w stanie wytrzymać protokoły cykli wilgotno-cieplnych i temperaturowych stosowane do przyspieszonego starzenia w przemyśle krzemowym (IEN6125).²⁹ Kamienie milowe w tym postępie zapewniły skuteczne projektowanie każdej z warstw urządzenia i interfejsów oraz rozwój skutecznych technik hermetyzacji.²⁹ Wpływ zewnętrznych czynników degradacji, takich jak temperatura lub chemicznie aktywne gatunki, takie jak wilgoć i tlen, oraz uwalnianie produktów ubocznych degradacji perowskitu zostały zminimalizowane, zatrzymując dalszą degradację materiału.^29,30 Niedawno nieorganiczne struktury urządzeń zaczęły przyciągać uwagę: odkryto stabilną fotowoltaiczną fazę β w temperaturze pokojowej dla CsPbI₃, podnosząc wydajność powyżej 10%. W połączeniu z nieorganicznymi warstwami pośrednimi, takie kompozycje obiecują przezwyciężyć problem niskiej stabilności fotowoltaiki perowskitowej.³⁰

PSC Stability: Protokoły starzenia i testy terenowe

Perowskity podlegają migracji jonów, która powoduje zarówno szybką (od sekund do minut), jak i powolną (od minut do godzin) degradację wydajności, a mianowicie histerezę i odwracalne straty (rysunek 3A-D). W tym drugim przypadku urządzenia cierpią z powodu zmniejszonego PCE podczas starzenia i powracają do wartości początkowej po przechowywaniu w ciemności przez kilka godzin. W rezultacie prawdziwe oszacowanie żywotności urządzenia staje się złożone i łatwo podatne na zawyżenie lub zaniżenie szacunków. Nawet proste wartości, takie jak T80, mogą być mylące, w zależności od sposobu ich podawania. Niezależnie od tego, ustalenie, w jaki sposób kontakty organiczne i nieorganiczne wpływają na akumulację jonów w długim okresie, okazuje się krytyczne, ponieważ łagodne, odwracalne straty nie gwarantują długoterminowej stabilności. Należy opracować odpowiednie protokoły charakteryzacji, aby skorelować czynniki stresu i degradację urządzenia, aby umożliwić dalszą poprawę stabilności urządzenia. Podążając za przykładem organicznej fotowoltaiki, naukowcy podjęli próbę opracowania wytycznych dotyczących charakterystyki urządzeń perowskitowych, uzupełniając protokoły International Summit on Organic Photovoltaic Stability (ISOS) o dalsze pomiary mające na celu ocenę wpływu ruchu jonowego na stabilność urządzenia. Ponadto zdefiniowano standardy raportowania, aby umożliwić wdrożenie eksperymentów typu round robin na opublikowanych urządzeniach. Sformatowane raportowanie takich danych, ich integracja w bazach danych i korelacja za pomocą algorytmów uczenia maszynowego przyczyniłyby się do lepszego zrozumienia obecnych czynników ograniczających stabilność urządzeń.³¹ Wraz z rozwojem dziedziny oczekuje się, że opublikowanych zostanie więcej danych z testów ogniw i paneli słonecznych. Badanie zaobserwowanych mechanizmów uszkodzeń i ich korelacji z tymi zaobserwowanymi w protokołach przyspieszonego starzenia umożliwi dalszą poprawę standardów starzenia i skorelowanie takich wyników z oczekiwanymi okresami eksploatacji urządzeń.³¹

Rysunek 3. Długoterminowa stabilność perowskitowych ogniw słonecznych. A) Degradacja PCE wywołana migracją złota pod wpływem światła, maksymalnego punktu mocy i temperatury 75°C. Można ją zrównoważyć międzywarstwą Cr między Spiro-OMeTAD a złotą elektrodą.³² B) Zastosowanie wielu kationów i kontaktu dziurowego PTAA wykazuje straty około 5% w ciągu 500 godzin śledzenia MPP w temperaturze 85 °C, w urządzeniu mezoporowatym.³³ C) Maksymalna moc wyjściowa w rzeczywistych warunkach pracy wykazuje odwracalne straty przed przejściem przez trwałą degradację.³⁴ D) Jedno z najbardziej stabilnych urządzeń planarnych wykazało straty około 10% w ciągu 500 godzin śledzenia MPP w temperaturze pokojowej.³⁵

Promises and Challenges

PSC poczyniły niezwykłe postępy w ciągu zaledwie kilku lat - jest to wynik zarówno szeroko zakrojonych wysiłków społeczności naukowej, jak i wiedzy specjalistycznej zdobytej w bardziej ugruntowanych dziedzinach, takich jak organiczne lub barwnikowe ogniwa słoneczne. Wydajność na poziomie powyżej 25% w skali laboratoryjnej i niezwykle niskie straty w potencjale odnotowane ostatnio przez PSC pokazują, że te ogniwa słoneczne przetwarzane w roztworze są gotowe do rywalizacji z innymi najnowocześniejszymi technologiami, takimi jak Si lub GaAs. Po osiągnięciu docelowej wydajności pojedynczego złącza, społeczność perowskitowa skupiła się teraz na tandemowych ogniwach słonecznych i długoterminowej stabilności. Społeczność perowskitowa stara się opracować protokoły testowe zdolne do uwzględnienia unikalnej dynamiki tych materiałów. Niedawno opublikowano pierwsze raporty symulujące testy terenowe, ale potrzeba więcej danych, aby zapewnić solidność statystyczną i potwierdzić ważność proponowanych protokołów starzenia.³⁶ Aby stać się graczem na rynku energii, PSC muszą być w stanie przetrwać co najmniej 20 lat przy minimalnej degradacji. Naukowcy mogą wykonać to zadanie jedynie poprzez złagodzenie wewnętrznej i zewnętrznej degradacji spowodowanej migracją jonów w stosie urządzeń perowskitowych.

Referencje

1. International Energy Outlook 2019, https://www.eia.gov/outlooks/ieo/, (accessed 13 May 2020)..

2. Moriarty P, Honnery D. 2012. What is the global potential for renewable energy?. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 16(1):244-252. https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.07.151

3. Correa-Baena J, Saliba M, Buonassisi T, Grätzel M, Abate A, Tress W, Hagfeldt A. 2017. Promises and challenges of perovskite solar cells. Science. 358(6364):739-744. https://doi.org/10.1126/science.aam6323

4. Saliba M, Correa-Baena J, Grätzel M, Hagfeldt A, Abate A. 2018. Perovskite Solar Cells: From the Atomic Level to Film Quality and Device Performance. Angew. Chem. Int. Ed.. 57(10):2554-2569. https://doi.org/10.1002/anie.201703226

5. NREL, Best Research- Cell Efficiencies - 2020/05/13. [Internet]. Available from: https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency

6. Saliba M, Matsui T, Domanski K, Seo J, Ummadisingu A, Zakeeruddin SM, Correa-Baena J, Tress WR, Abate A, Hagfeldt A, et al. 2016. Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science. 354(6309):206-209. https://doi.org/10.1126/science.aah5557

7. Jeon NJ, Noh JH, Yang WS, Kim YC, Ryu S, Seo J, Seok SI. 2015. Compositional engineering of perovskite materials for high-performance solar cells. Nature. 517(7535):476-480. https://doi.org/10.1038/nature14133

8. Turren-Cruz S, Hagfeldt A, Saliba M. 2018. Methylammonium-free, high-performance, and stable perovskite solar cells on a planar architecture. Science. 362(6413):449-453. https://doi.org/10.1126/science.aat3583

9. Yoo JJ, Wieghold S, Sponseller MC, Chua MR, Bertram SN, Hartono NTP, Tresback JS, Hansen EC, Correa-Baena J, Bulovi? V, et al. An interface stabilized perovskite solar cell with high stabilized efficiency and low voltage loss. Energy Environ. Sci.. 12(7):2192-2199. https://doi.org/10.1039/c9ee00751b

10. Correa-Baena J, Anaya M, Lozano G, Tress W, Domanski K, Saliba M, Matsui T, Jacobsson TJ, Calvo ME, Abate A, et al. 2016. Unbroken Perovskite: Interplay of Morphology, Electro-optical Properties, and Ionic Movement. Adv. Mater.. 28(25):5031-5037. https://doi.org/10.1002/adma.201600624

11. Correa-Baena J, Tress W, Domanski K, Anaraki EH, Turren-Cruz S, Roose B, Boix PP, Grätzel M, Saliba M, Abate A, et al. Identifying and suppressing interfacial recombination to achieve high open-circuit voltage in perovskite solar cells. Energy Environ. Sci.. 10(5):1207-1212. https://doi.org/10.1039/c7ee00421d

12. Jiang Q, Zhao Y, Zhang X, Yang X, Chen Y, Chu Z, Ye Q, Li X, Yin Z, You J. 2019. Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells. Nat. Photonics. 13(7):460-466. https://doi.org/10.1038/s41566-019-0398-2

13. Jiang Q, Zhao Y, Zhang X, Yang X, Chen Y, Chu Z, Ye Q, Li X, Yin Z, You J. 2019. Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells. Nat. Photonics. 13(7):460-466. https://doi.org/10.1038/s41566-019-0398-2

14. Yang WS, Noh JH, Jeon NJ, Kim YC, Ryu S, Seo J, Seok SI. 2015. High-performance photovoltaic perovskite layers fabricated through intramolecular exchange. Science. 348(6240):1234-1237. https://doi.org/10.1126/science.aaa9272

15. Bi D, Yi C, Luo J, Décoppet J, Zhang F, Zakeeruddin S, Li X, Hagfeldt A, Grätzel M. 2016. Polymer-templated nucleation and crystal growth of perovskite films for solar cells with efficiency greater than 21%. Nat Energy. 1(10): https://doi.org/10.1038/nenergy.2016.142

16. Yang, W. S.; Noh, J. H.; Jeon, N. J.; Kim, Y. C.; Ryu, S.; Seo, J.; Seok, S. I. 2015, 1–12.

17. Correa-Baena J, Luo Y, Brenner TM, Snaider J, Sun S, Li X, Jensen MA, Hartono NTP, Nienhaus L, Wieghold S, et al. 2019. Homogenized halides and alkali cation segregation in alloyed organic-inorganic perovskites. Science. 363(6427):627-631. https://doi.org/10.1126/science.aah5065

18. Saliba M, Matsui T, Seo J, Domanski K, Correa-Baena J, Nazeeruddin MK, Zakeeruddin SM, Tress W, Abate A, Hagfeldt A, et al. Cesium-containing triple cation perovskite solar cells: improved stability, reproducibility and high efficiency. Energy Environ. Sci.. 9(6):1989-1997. https://doi.org/10.1039/c5ee03874j

19. Abdi-Jalebi M, Andaji-Garmaroudi Z, Cacovich S, Stavrakas C, Philippe B, Richter JM, Alsari M, Booker EP, Hutter EM, Pearson AJ, et al. 2018. Maximizing and stabilizing luminescence from halide perovskites with potassium passivation. Nature. 555(7697):497-501. https://doi.org/10.1038/nature25989

20. Phung N, Félix R, Meggiolaro D, Al-Ashouri A, Sousa e Silva G, Hartmann C, Hidalgo J, Köbler H, Mosconi E, Lai B, et al. 2020. The Doping Mechanism of Halide Perovskite Unveiled by Alkaline Earth Metals. J. Am. Chem. Soc.. 142(5):2364-2374. https://doi.org/10.1021/jacs.9b11637

21. Jesper Jacobsson T, Correa-Baena J, Pazoki M, Saliba M, Schenk K, Grätzel M, Hagfeldt A. Exploration of the compositional space for mixed lead halogen perovskites for high efficiency solar cells. Energy Environ. Sci.. 9(5):1706-1724. https://doi.org/10.1039/c6ee00030d

22. Li C, Song Z, Zhao D, Xiao C, Subedi B, Shrestha N, Junda MM, Wang C, Jiang C, Al-Jassim M, et al. 2019. Reducing Saturation-Current Density to Realize High-Efficiency Low-Bandgap Mixed Tin-Lead Halide Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater.. 9(3):1803135. https://doi.org/10.1002/aenm.201803135

23. de Quilettes DW, Vorpahl SM, Stranks SD, Nagaoka H, Eperon GE, Ziffer ME, Snaith HJ, Ginger DS. 2015. Impact of microstructure on local carrier lifetime in perovskite solar cells. Science. 348(6235):683-686. https://doi.org/10.1126/science.aaa5333

24. Eperon GE, Leijtens T, Bush KA, Prasanna R, Green T, Wang JT, McMeekin DP, Volonakis G, Milot RL, May R, et al. 2016. Perovskite-perovskite tandem photovoltaics with optimized band gaps. Science. 354(6314):861-865. https://doi.org/10.1126/science.aaf9717

25. Brenes R, Guo D, Osherov A, Noel NK, Eames C, Hutter EM, Pathak SK, Niroui F, Friend RH, Islam MS, et al. 2017. Metal Halide Perovskite Polycrystalline Films Exhibiting Properties of Single Crystals. Joule. 1(1):155-167. https://doi.org/10.1016/j.joule.2017.08.006

26. Noel NK, Stranks SD, Abate A, Wehrenfennig C, Guarnera S, Haghighirad A, Sadhanala A, Eperon GE, Pathak SK, Johnston MB, et al. Lead-free organic?inorganic tin halide perovskites for photovoltaic applications. Energy Environ. Sci.. 7(9):3061-3068. https://doi.org/10.1039/c4ee01076k

27. Luo D, Su R, Zhang W, Gong Q, Zhu R. 2020. Minimizing non-radiative recombination losses in perovskite solar cells. Nat Rev Mater. 5(1):44-60. https://doi.org/10.1038/s41578-019-0151-y

28. Castro?Méndez A, Hidalgo J, Correa?Baena J. 2019. The Role of Grain Boundaries in Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater.. 9(38):1901489. https://doi.org/10.1002/aenm.201901489

29. Cheacharoen R, Boyd CC, Burkhard GF, Leijtens T, Raiford JA, Bush KA, Bent SF, McGehee MD. Encapsulating perovskite solar cells to withstand damp heat and thermal cycling. Sustainable Energy Fuels. 2(11):2398-2406. https://doi.org/10.1039/c8se00250a

30. Wang Q, Phung N, Di Girolamo D, Vivo P, Abate A. Enhancement in lifespan of halide perovskite solar cells. Energy Environ. Sci.. 12(3):865-886. https://doi.org/10.1039/c8ee02852d

31. Khenkin MV, Katz EA, Abate A, Bardizza G, Berry JJ, Brabec C, Brunetti F, Bulovi? V, Burlingame Q, Di Carlo A, et al. 2020. Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures. Nat Energy. 5(1):35-49. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5

32. Domanski K, Correa-Baena J, Mine N, Nazeeruddin MK, Abate A, Saliba M, Tress W, Hagfeldt A, Grätzel M. 2016. Not All That Glitters Is Gold: Metal-Migration-Induced Degradation in Perovskite Solar Cells. ACS Nano. 10(6):6306-6314. https://doi.org/10.1021/acsnano.6b02613

33. Saliba M, Matsui T, Domanski K, Seo J, Ummadisingu A, Zakeeruddin SM, Correa-Baena J, Tress WR, Abate A, Hagfeldt A, et al. 2016. Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science. 354(6309):206-209. https://doi.org/10.1126/science.aah5557

34. Domanski K, Roose B, Matsui T, Saliba M, Turren-Cruz S, Correa-Baena J, Carmona CR, Richardson G, Foster JM, De Angelis F, et al. Migration of cations induces reversible performance losses over day/night cycling in perovskite solar cells. Energy Environ. Sci.. 10(2):604-613. https://doi.org/10.1039/c6ee03352k

35. Stolterfoht M, Wolff CM, Amir Y, Paulke A, Perdigón-Toro L, Caprioglio P, Neher D. Approaching the fill factor Shockley?Queisser limit in stable, dopant-free triple cation perovskite solar cells. Energy Environ. Sci.. 10(6):1530-1539. https://doi.org/10.1039/c7ee00899f

36. Tress W, Domanski K, Carlsen B, Agarwalla A, Alharbi EA, Graetzel M, Hagfeldt A. 2019. Performance of perovskite solar cells under simulated temperature-illumination real-world operating conditions. Nat Energy. 4(7):568-574. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0400-8