Defect Activity in Lead Halide Perovskites.
defects
metal halide perovskites
perovskite solar cells
photochemistry
Journal
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
ISSN: 1521-4095
Titre abrégé: Adv Mater
Pays: Germany
ID NLM: 9885358
Informations de publication
Date de publication:
Nov 2019
Nov 2019
Historique:
received:
20
02
2019
revised:
29
05
2019
pubmed:
20
8
2019
medline:
20
8
2019
entrez:
20
8
2019
Statut:
ppublish
Résumé
The presence of various types of chemical interactions in metal-halide perovskite semiconductors gives them a characteristic "soft" fluctuating structure, prone to a wide set of defects. Understanding of the nature of defects and their photochemistry is summarized, which leverages the cooperative action of density functional theory investigations and accurate experimental design. This knowledge is used to describe how defect activity determines the macroscopic properties of the material and related devices. Finally, a discussion of the open questions provides a path towards achieving an educated prediction of device operation, necessary to engineer reliable devices.
Identifiants
pubmed: 31423684
doi: 10.1002/adma.201901183
doi:
Types de publication
Journal Article
Review
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e1901183Subventions
Organisme : European Union project PERT PV
ID : 763977
Organisme : ERC
ID : 771528
Organisme : Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
ID : 206502/2014-1
Informations de copyright
© 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Références
H.-S. Kim, C.-R. Lee, J.-H. Im, K.-B. Lee, T. Moehl, A. Marchioro, S.-J. Moon, R. Humphry-Baker, J.-H. Yum, J. E. Moser, M. Grätzel, N.-G. Park, Sci. Rep. 2012, 2, 591.
M. M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T. N. Murakami, H. J. Snaith, Science 2012, 338, 643.
K. Miyata, D. Meggiolaro, M. T. Trinh, P. P. Joshi, E. Mosconi, S. C. Jones, F. De Angelis, X.-Y. Zhu, Sci. Adv. 2017, 3, e1701217.
G. Batignani, G. Fumero, A. R. Srimath Kandada, G. Cerullo, M. Gandini, C. Ferrante, A. Petrozza, T. Scopigno, Nat. Commun. 2018, 9, 1971.
A. D. Wright, C. Verdi, R. L. Milot, G. E. Eperon, M. A. Pérez-Osorio, H. J. Snaith, F. Giustino, M. B. Johnston, L. M. Herz, Nat. Commun. 2016, 7, 11755.
J. M. Frost, L. D. Whalley, A. Walsh, ACS Energy Lett. 2017, 2, 2647.
E. M. Hutter, M. C. Gélvez-Rueda, A. Osherov, V. Bulović, F. C. Grozema, S. D. Stranks, T. J. Savenije, Nat. Mater. 2017, 16, 115.
A. Miyata, A. Mitioglu, P. Plochocka, O. Portugall, J. T.-W. Wang, S. D. Stranks, H. J. Snaith, R. J. Nicholas, Nat. Phys. 2015, 11, 582.
A. D. Wright, R. L. Milot, G. E. Eperon, H. J. Snaith, M. B. Johnston, L. M. Herz, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700860.
W. J. Yin, T. Shi, Y. Yan, Appl. Phys. Lett. 2014, 104, 063903.
S. D. Stranks, V. M. Burlakov, T. Leijtens, J. M. Ball, A. Goriely, H. J. Snaith, Phys. Rev. Appl. 2014, 2, 034007.
J. M. Ball, A. Petrozza, Nat. Energy 2016, 1, 16149.
A. R. Srimath Kandada, S. Neutzner, V. D'Innocenzo, F. Tassone, M. Gandini, Q. A. Akkerman, M. Prato, L. Manna, A. Petrozza, G. Lanzani, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 13604.
A. Walsh, D. O. Scanlon, S. Chen, X. G. Gong, S. H. Wei, Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 1791.
W. J. Yin, T. Shi, Y. Yan, Adv. Mater. 2014, 26, 4653.
M.-H. Du, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1461.
S. G. Motti, M. Gandini, A. J. Barker, J. M. Ball, A. R. Srimath Kandada, A. Petrozza, ACS Energy Lett. 2016, 1, 726.
V. Adinolfi, M. Yuan, R. Comin, E. S. Thibau, D. Shi, M. I. Saidaminov, P. Kanjanaboos, D. Kopilovic, S. Hoogland, Z. H. Lu, O. M. Bakr, E. H. Sargent, Adv. Mater. 2016, 28, 3406.
M. Saba, M. Cadelano, D. Marongiu, F. Chen, V. Sarritzu, N. Sestu, C. Figus, M. Aresti, R. Piras, A. Geddo Lehmann, C. Cannas, A. Musinu, F. Quochi, A. Mura, G. Bongiovanni, Nat. Commun. 2014, 5, 5049.
A. Y. Polyakov, N. B. Smirnov, I. V. Shchemerov, D. S. Saranin, T. S. Le, S. I. Didenko, D. V. Kuznetsov, A. Agresti, S. Pescetelli, F. Matteocci, A. Di Carlo, Appl. Phys. Lett. 2018, 113, 263501.
C. Quarti, G. Grancini, E. Mosconi, P. Bruno, J. M. Ball, M. M. Lee, H. J. Snaith, A. Petrozza, F. De Angelis, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 279.
E. Mosconi, D. Meggiolaro, H. J. Snaith, S. D. Stranks, F. De Angelis, Energy Environ. Sci. 2016, 9, 3180.
A. J. Barker, A. Sadhanala, F. Deschler, M. Gandini, S. P. Senanayak, P. M. Pearce, E. Mosconi, A. J. Pearson, Y. Wu, A. R. Srimath Kandada, T. Leijtens, F. De Angelis, S. E. Dutton, A. Petrozza, R. H. Friend, ACS Energy Lett. 2017, 2, 1416.
D. Meggiolaro, E. Mosconi, F. De Angelis, ACS Energy Lett. 2017, 2, 2794.
Y. Tian, M. Peter, E. Unger, M. Abdellah, K. Zheng, T. Pullerits, A. Yartsev, V. Sundström, I. G. Scheblykin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 24978.
C. G. Van de Walle, J. Neugebauer, J. Appl. Phys. 2004, 95, 3851.
J. P. Perdew, M. Ernzerhof, K. Burke, J. Chem. Phys. 1998, 105, 9982.
J. Heyd, G. E. Scuseria, M. Ernzerhof, J. Chem. Phys. 2003, 118, 8207.
D. Meggiolaro, S. Motti, E. Mosconi, A. barker, J. Ball, C. A. R. Perini, F. Deschler, A. Petrozza, F. De Angelis, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 702.
W. Shockley, W. T. Read, Phys. Rev. 1952, 87, 835.
G. Sadoughi, D. E. Starr, E. Handick, S. D. Stranks, M. Gorgoi, R. G. Wilks, M. Bär, H. J. Snaith, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 13440.
J. Wiktor, F. Ambrosio, A. Pasquarello, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 16863.
C. M. Sutter-Fella, D. W. Miller, Q. P. Ngo, E. T. Roe, F. M. Toma, I. D. Sharp, M. C. Lonergan, A. Javey, ACS Energy Lett. 2017, 2, 709.
T. Leijtens, G. E. Eperon, A. J. Barker, G. Grancini, W. Zhang, J. M. Ball, A. R. S. Kandada, H. J. Snaith, A. Petrozza, Energy Environ. Sci. 2016, 9, 3472.
Y. Yamada, T. Nakamura, M. Endo, A. Wakamiya, Y. Kanemitsu, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 11610.
W. Tress, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602358.
M. Saliba, T. Matsui, K. Domanski, J. Y. Seo, A. Ummadisingu, S. M. Zakeeruddin, J. P. Correa-Baena, W. R. Tress, A. Abate, A. Hagfeldt, M. Grätzel, Science 2016, 354, 206.
J. F. Galisteo-López, M. Anaya, M. E. Calvo, H. Míguez, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 2200.
H.-H. Fang, S. Adjokatse, H. Wei, J. Yang, G. R. Blake, J. Huang, J. Even, M. A. Loi, Sci. Adv. 2016, 2, e1600534.
R. Brenes, C. Eames, V. Bulović, M. S. Islam, S. D. Stranks, Adv. Mater. 2018, 30, 1706208.
M. Kim, S. G. Motti, R. Sorrentino, A. Petrozza, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 2609.
A. M. A. Leguy, Y. Hu, M. Campoy-Quiles, M. I. Alonso, O. J. Weber, P. Azarhoosh, M. van Schilfgaarde, M. T. Weller, T. Bein, J. Nelson, P. Docampo, P. R. F. Barnes, Chem. Mater. 2015, 27, 3397.
J. Huang, S. Tan, P. D. Lund, H. Zhou, Energy Environ. Sci. 2017, 10, 2284.
J. Yang, B. D. Siempelkamp, D. Liu, T. L. Kelly, ACS Nano 2015, 9, 1955.
R. Fan, Y. Huang, L. Wang, L. Li, G. Zheng, H. Zhou, Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1600460.
W. Deng, X. Liang, P. S. Kubiak, P. J. Cameron, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1701544.
N. Aristidou, C. Eames, I. Sanchez-Molina, X. Bu, J. Kosco, M. S. Islam, S. A. Haque, Nat. Commun. 2017, 8, 15218.
A. Abate, M. Saliba, D. J. Hollman, S. D. Stranks, K. Wojciechowski, R. Avolio, G. Grancini, A. Petrozza, H. J. Snaith, Nano Lett. 2014, 14, 3247.
X. Wu, M. T. Trinh, D. Niesner, H. Zhu, Z. Norman, J. S. Owen, O. Yaffe, B. J. Kudisch, X.-Y. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2089.
D. Cortecchia, S. Neutzner, A. R. Srimath Kandada, E. Mosconi, D. Meggiolaro, F. De Angelis, C. Soci, A. Petrozza, J. Am. Chem. Soc. 2016, 139, 39.
E. P. Booker, T. H. Thomas, C. Quarti, M. R. Stanton, C. D. Dashwood, A. J. Gillett, J. M. Richter, A. J. Pearson, N. J. L. K. Davis, H. Sirringhaus, M. B. Price, N. C. Greenham, D. Beljonne, S. E. Dutton, F. Deschler, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 18632.
N. K. Noel, A. Abate, S. D. Stranks, E. S. Parrott, V. M. Burlakov, A. Goriely, H. J. Snaith, ACS Nano 2014, 8, 9815.
J. Peng, J. I. Khan, W. Liu, E. Ugur, T. Duong, Y. Wu, H. Shen, K. Wang, H. Dang, E. Aydin, X. Yang, Y. Wan, K. J. Weber, K. R. Catchpole, F. Laquai, S. De Wolf, T. P. White, Adv. Energy Mater. 2018, 8, 1801208.
D. Y. Son, S. G. Kim, J. Y. Seo, S. H. Lee, H. Shin, D. Lee, N. G. Park, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 1358.
M. Abdi-Jalebi, Z. Andaji-Garmaroudi, S. Cacovich, C. Stavrakas, B. Philippe, J. M. Richter, M. Alsari, E. P. Booker, E. M. Hutter, A. J. Pearson, S. Lilliu, T. J. Savenije, H. Rensmo, G. Divitini, C. Ducati, R. H. Friend, S. D. Stranks, Nature 2018, 555, 497.
J. W. Lee, H. S. Kim, N. G. Park, Acc. Chem. Res. 2016, 49, 311.
G. Y. Kim, A. Senocrate, T. Y. Yang, G. Gregori, M. Grätzel, J. Maier, Nat. Mater. 2018, 17, 445.
D. W. deQuilettes, W. Zhang, V. M. Burlakov, D. J. Graham, T. Leijtens, A. Osherov, V. Bulović, H. J. Snaith, D. S. Ginger, S. D. Stranks, Nat. Commun. 2016, 7, 11683.