Abstract
Recently, hybrid perovskite solar cells have attracted great interest because they can be fabricated to low cost, flexible, and highly efficient solar cells. Here, we introduced recent advances of flexible hybrid perovskite solar cells. We introduced research background of flexible perovskite solar cells in introduction part. Then we composed the main body to i) structure and properties of hybrid perovskite solar cells, ii) why flexible hybrid perovskite solar cells are important?, iii) transparent conducting oxide (TCO) based flexible hybrid perovskite solar cells, and iv) TCO-free transparent conducting electrode (TCE) based flexible hybrid perovskite solar cells. Finally, we summarized research outlook of flexible hybrid perovskite solar cells.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
M. A. Green, Semicond. Sci. Technol. 8, 1 (1993).
J. Hupkes, B. Rech, O. Kluth, T. Repmann, B. Zwaygardt, J. Muller, R. Drese and M. Wuttig, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90, 3054 (2006).
J. Li, H. Y. Yu and Y Li, Nanoscale 3, 4888 (2011).
B-R. Huang, Y-K. Yang and W-L. Yang, Nanotechnology 25, 035401 (2014).
J. Britt and C. Ferekides, Appl. Phys. Lett. 62, 2851 (1993).
I. Repins, M. A. Contreras, B. Egaas, C. DeHart, J. Scharf, C. L. Perkins, B. To and R. Noufi, Prog. Photovolt.: Res. Appl. 16, 235 (2008).
C. W. Tang, Appl. Phys. Lett. 48, 183 (1986).
B. O’Regan and M. Gratzel, Nature 353, 737 (1991).
J. J. M. Halls, C. A. Walsh, N. C. Greenham, E. A. Marsegila, R. H. Frlend, S. C. Morattl and A. B. Holmes, Nature 376, 498 (1995).
R. W. Miles, G. Zoppi and I. Forbes, Mater. Today 10, 21 (2007).
S. P. Singh, CH. P. Kumar, G. D. Sharma, R. Kurchania and M. S. Roy, Adv. Funct. Mater. 22, 4087 (2012).
S. P. Singh, M. S. Roy, K. R. J. Thomas, S. Balaiah, K. Bhanuprakash and G. D. Sharma, J. Phys. Chem. C 116, 5941 (2012).
Q. Xue, Z. Hu, C. Sun, Z. Chen, F. Huang, H-L. Yip and Y. Cao, RSC Adv. 5, 775 (2015).
M. Liu, M. B. Johnston and H. J. Snaith, Nature 501, 395 (2013).
J. Burschka, N. Pellet, S-J. Moon, R. Humphry-Baker, P. Gao, M. K. Nazeeruddin and M. Gratzel, Nature 499, 316 (2013).
N. J. Jeon, J. H. Noh, W. S. Yang, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo and S. I. Seok, Nature 517, 476 (2015).
H. Zhou, Q. Chen, G. Li, S. Luo, T-b. Song, H-S. Duan, Z. Hong, J. You, Y. Liu and Y Yang, Science 345, 542 (2014).
W. S. Yang, B-W. Park, E. H. Jung, N. J. Jeon, Y. C. Kim, D. U. Lee, S. S. Shin, J. Seo, E. K. Kim, J. H. Noh and S. I. Seok, Science 356, 1376 (2017).
B. O’Regan, D. T. Schwartz, S. M. Zakeeruddin and M. Grätzel, Adv. Mater. 12, 1263 (2000).
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. Gratzel and N-G. Park, Sci. Rep. 2, 591 (2012).
M. M. Lee, J. Teuscher, T. Miyasaka, T. N. Murakami and H. J. Snaith, Science 338, 643 (2012).
Y. Ogomi, A. Morita, S. Tsukamoto, T. Saitho, Q. Shen, T. Toyoda, K. Yoshino, S. S. Pandey, T. Ma and S. Hayase, J. Phys. Chem. C 118, 16659 (2014).
J. A. Christians, R. C. M. Fung and P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 136, 758 (2014).
Z. Fan and A. Javey, Nature Mater. 7, 835 (2008).
J. Yoon, A. J. Baca, S-I. Park, P. Elvikis, J. B. Geddes III, L. Li, R. H Kim, J. Xiao, S. Wang, T-H Kim, M. J. Motala, B. Y. Ahn, E. B. Duoss, J. A. Lewis, R. G. Nuzzo, P. M. Ferreira, Y. Huang, A Rockett and J. A. Rogers, Nature Mater. 7, 907 (2008).
J-Y. Lee, S. T. Connor, Y. Cui and P. Peumans, Nano Lett. 8, 689 (2008).
Y. Galagan, J-E. J. M. Rubingh, R. Andriessen, C-C. Fan, P. W. M. Blom, S. C. Veenstra and J. M. Kroon, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95, 1339 (2011).
S. Chu, D. Li, P-C. Chang and J. G Lu, Nanoscale Res. Lett. 6, 38 (2011).
X. Feng, K. Singh, S. Bhavanam, V. Palekis, D. L. Morel and C. Ferekides, Thin Solid Films 535, 202 (2013).
R. Wuerz, A. Eicke, F. Kessler, S. Paetel, S. Efimenko and C. Schlegel, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 100, 132 (2012).
M. Lee, Y Jo, D. S. Kim and Y. Jun, J. Mater. Chem. A 3, 4129 (2015).
J. Yang, A. Banerjee and S. Guha, Appl. Phys. Lett. 70, 2975 (1997).
F. Zhang, M. Johansson, M. R. Andersson, J. C. Hummelen and O. Inganas, Adv. Mater. 14, 662 (2002).
W. U. Huynh, J. J. Dittmer and A. P. Alivisatos, Science 295, 2425 (2002).
T. Aernouts, P. Vanlaeke, W. Geens, J. Poortmans, P. Heremans, S. Borghs, R. Mertens, R. Andriessen and L. Leenders, Thin Solid Films 451-452, 22 (2004).
M. B. Schubert and J. H. Werner, Mater. Today 9, 42 (2006).
D. Wever, Z. Naturforsch. 33b, 1443 (1978).
D. Weber, Z. Naturforsch. 33b, 862 (1978).
D. B. Mltzl, C. A. Felld, W. T. A. Harrison and A. M. Guloy, Nature 369, 467 (1994).
C. R. Kagan, D. B. Mitzi and C. D. Dimitrakopoulos, Science 286, 945 (1999).
A. Kojima, M. Ikegami, K. Teshima and T. Miyasaka, Chem. Lett. 41, 397 (2012).
V. M. Goldschmidt, Ber. Dtsch. Chem. Ges. 60, 1263 (1927).
M. Johnsson and P. Lemmens, Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials (John Wiley & Sons, Ltd., 2007).
Z. Fan, K. Sunc and J. Wang, J. Mater. Chem. A 3, 18809 (2015).
J. H. Heo, S. H. Im, J. H. Noh, T. N. Mandal, C-S. Lim, J. A. Chang, Y. H. Lee, H-j. Kim, A. Sarkar, M. K. Nazeeruddin, M. Grätzel and S. I. Seok, Nature Photon. 7, 486 (2013).
J. H. Noh, S. H. Im, J. H. Heo, T. N. Mandal and S. I. Seok, Nano Lett. 13, 1764 (2013).
A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai and T. Miyasaka, J. Am. Chem. Soc. 131, 6050 (2009)
L. Etgar, P. Gao, Z. Xue, Q. Peng, A. K. Chandiran, B. Liu, Md. K. Nazeeruddin and M. Gratzel, J. Am. Chem. Soc. 134, 17396 (2012).
J. M. Frost, K. T. Butler, F. Brivio, C. H. Hendon, M. van Schilfgaarde and A. Walsh, Nano Lett. 14, 2584 (2014).
C. Bernal and K. Yang, J. Phys. Chem. C 118, 24383 (2014).
S. D. Stranks, G. E. Eperon, G. Grancini, C. Menelaou, M. J. P. Alcocer, T. Leijtens, L. M. Herz, A. Petrozza and H. J. Snaith, Science 342, 341 (2013).
A. Dualeh, T. Moehl, N. Tetreault, J. Teuscher, P. Gao, M. K. Nazeeruddin and M. Gratzel, ACS Nano 8, 362 (2014).
G. Giorgi, J-I. Fujisawa, H. Segawa and K. Yamashita, J. Phys. Chem. Lett, 4, 4213 (2013).
C. S. Ponseca Jr., T. J. Savenije, M. Abdellah, K. Zheng, A. Yartsev, T. Pascher, T. Harlang, P. Chabera, T. Pullerits, A. Stepanov, J-P. Wolf and V. Sundström, J. Am. Chem. Soc. 136, 5189 (2014).
J. Qiu, Y. Qiu, K. Yan, M. Zhong, C. Mu, H. Yan and S. Yang, Nanoscale 5, 3245 (2013).
B-W. Park, B. Philippe, S. M. Jain, X. Zhang, T. Edvinsson, H. Rensmo, B. Zietza and G. Boschloo, J. Mater. Chem. A 3, 21760 (2015).
E. Mosconi, A. Amat, M. K. Nazeeruddin, M. Graätzel and F. D. Angelis, J. Phys. Chem. C 117, 13902 (2013).
S. D. Wolf, J. Holovsky, S-J. Moon, P. Löper, B. Niesen, M. Ledinsky, F-J. Haug, J-H. Yum and C. Ballif, J. Phys. Chem. Lett. 5, 1035 (2014).
H-S. Kim, S. H. Im and N-G. Park, J. Phys. Chem. C 118, 5615 (2014).
G. Xing, N. Mathews, S. Sun, S. S. Lim, Y. M. Lam, M. Grätzel, S. Mhaisalkar and T. C. Sum, Science 342, 344 (2013).
J-H. Im, C-R. Lee, J-W. Lee, S-W. Park and N-G. Park, Nanoscale 3, 4088 (2011).
S. S. Shin, E. J. Yeom, W. S. Yang, S. Hur, M. G. Kim, J. Im, J. Seo, J. H. Noh and S. I. Seok, Science 356, 167 (2017).
W. S. Yang, J. H. Noh, N. J. Jeon, Y. C. Kim, S. Ryu, J. Seo and S. I. Seok, Science 348, 1234 (2015).
P. Du, X. Hu, C. Yi, H. C. Liu, P. Liu, H-L. Zhang and X. Gong, Adv. Funct. Mater. 25, 2420 (2015).
L. Qiu, J. Deng, X. Lu, Z. Yang and H. Peng, Angew. Chem. Int. Ed. 53, 10425 (2014).
B. J. Kim, D. H. Kim, Y-Y. Lee, H-W. Shin, G. S. Han, J. S. Hong, K. Mahmood, T. K. Ahn, Y-C. Joo, K. S. Hong, N-G. Park, S. Lee and H. S. Jung, Enegy Environ. Sci. 8, 916 (2015).
Y. Li, L. Meng, Y. Yang, G. Xu, Z. Hong, Q. Chen, J. You, G. Li, Y. Yang and Y. Li, Nature Commun. 7, 10214 (2016).
T. M. Brown, F. De Rossi, F. D. Giacomo, G. Mincuzzi, V. Zardetto, A. Realea and A. D. Carloa, J. Mater. Chem. A 2, 10788 (2014).
N. S. Lewis, Science 315, 798 (2007).
V. Zardetto, G. Mincuzzi, F. D. Rossi, F. D. Giacomo, A. Reale, A. D. Carlo and T. M. Brown, Appl. Energy 113, 1155 (2014).
M. Grätzel, Nature Mater. 13, 838 (2014).
N. J. Jeon, H. G. Lee, Y. C. Kim, J. Seo, J. H. Noh, J. Lee and S. I. Seok, J. Am. Chem. Soc. 136, 7837 (2014).
T. Leijtens, G. E. Eperon, S. Pathak, A. Abate, M. M. Lee and H. J. Snaith, Nature Commun. 4, 2885 (2013).
C. Law, L. Miseikis, S. Dimitrov, P. Shakya-Tuladhar, X. Li, P. R. F. Barnes, J. Durrant and B. C. O’Regan, Adv. Mater. 26, 6268 (2014).
A. Mei, X. Li, L. Liu, Z. Ku, T. Liu, Y. Rong, M. Xu, M. Hu, J. Chen, Y. Yang, M. Grätzel and H. Han, Science 345, 295 (2014).
H. B. Profijt, S. E. Potts, M. C. M. van de Sanden and W. M. M. Kesselsa, J. Vac. Sci. Technol. A 29, 050801 (2011).
F. D. Giacomo, V. Zardetto, A. D’Epifanio, S. Pescetelli, F. Matteocci, S. Razza, A. D. Carlo, S. Licoccia, W. M. M. Kessels, M. Creatore and T. M. Brown, Adv. Energy Mater. 5, 1401808 (2015).
B. J. Kim, D. H. Kim, Y-Y. Lee, H-W. Shin, G. S. Han, J. S. Hong, K. Mahmood, T. K. Ahn, Y-C. Joo, K. S. Hong, N-G. Park, S. Lee and H. S. Jung, Energy Environ. Sci. 8, 916 (2015).
Q. Zhang, C. S. Dandeneau, X. Zhou and G. Cao, Adv. Mater. 21, 4087 (2009).
J. B. Baxter and E. S. Aydil, Appl. Phys. Lett. 86, 053114 (2005).
I. Gonzalez-Valls and M. Lira-Cantu, Energy Environ. Sci. 2, 19 (2009).
M. H. Kumar, N. Yantara, S. Dharani, M. Graetzel, S. Mhaisalkar, P. P. Boix and N. Mathews, Chem Commun. 49, 11089 (2013).
D. Liu and T. L. Kelly, Nature Photon. 8, 133 (2014).
J. H. Heo, M. H. Lee, H. J. Han, B. R. Patil, J. S. Yub and S. H. Im, J. Mater. Chem. A 4, 1572 (2016).
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).
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).
P. Docampo, J. M. Ball, M. Darwich, G. E. Eperon and H. J. Snaith, Nature Commn. 4, 2761 (2013).
O. Malinkiewicz, A. Yella, Y. H. Lee, G. M. Espallargas, M. Graetzel, M. K. Nazeeruddin and H. J. Bolink, Nature Photon. 8, 128 (2014).
J. You, Z. Hong, Y. (Michael) 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).
J. Seo, S. Park, Y. C. Kim, N. J. Jeon, J. H. Noh, S. C. Yoon and S. I. Seok, Energy Environ. Sci. 7, 2642 (2014).
Q. Wang, Y. Shao, Q. Dong, Z. Xiao, Y. Yuan and J Huang, Energy Environ. Sci. 7, 2359 (2014).
Z. Xiao, Q. Dong, C. Bi, Y. Shao, Y. Yuan and J. Huang, Adv. Mater. 26, 6503 (2014).
C. Rold’an-Carmona, O. Malinkiewicz, A. Soriano, G. M. Espallargas, A. Garcia, P. Reinecke, T. Kroyer, M. I. Dar, M. K. Nazeeruddin and H. J. Bolink, Energy Environ. Sci. 7, 994 (2014).
M. Park, H. J. Kim, I. Jeong, J. Lee, H. Lee, H. J. Son, D-E. Kim and M. J. Ko, Adv. Energy Mater. 5, 1501406 (2015).
J-I. Park, J. H. Heo, S-H. Park, K. I. Hong, H. G. Jeong, S. H. Im and H-K. Kim, J. Power Source 341, 340 (2017).
S. K. Balasingam, M. G. Kangw and Y. Jun, Chem. Commun. 49, 11457 (2013).
J. Troughton, D. Bryant, K. Wojciechowski, M. J. Carnie, H. Snaith, D. A. Worsleya and T. M. Watson, J. Mater. Chem. A 3, 9141 (2015).
M. W. Rowell, M. A. Topinka, M. D. M-J. Prall, G. Dennler, N. S. S. Hu and G. Gruner, Appl. Phys. Lett. 88, 233506 (2006).
S. Cataldo, P. Salice, E. Menna and B. Pignataro, Energy Environ. Sci. 5, 5919 (2012).
Y. Wang, S. W. Tong, X. F. Xu, B. Özyilmaz and K. P. Loh, Adv. Mater. 23, 1514 (2011).
H. Park, S. Chang, X. Zhou, J. Kong, T. Palacios and S. Gradečak, Nano Lett. 14, 5148 (2014).
H-J. Shin, W. M. Choi, D. Choi, G. H. Han, S-M. Yoon, H-K. Park, S-W. Kim, Y. W. Jin, S. Y. Lee, J.M. Kim, J-Y. Choi and Y. H. Lee, J. Am. Chem. Soc. 132, 15603 (2010).
H. Sung, N. Ahn, M. S. Jang, J-K. Lee, H. Yoon, NG. Park and M. Choi, Adv. Energy Mater. 6, 1501873 (2016).
J. Yoon, H. Sung, G. Lee, W. Cho, N. Ahn, H. S. Jung and M. Choi, Energy Environ. Sci. 10, 337 (2017).
D. H. Shin, S. Kim, J. M. Kim, C. W. Jang, J. H. Kim, K. W. Lee, J. Kim, S. D. Oh, D. H. Lee, S. S. Kang, C. O. Kim, S-H. Choi and K. J. Kim, Adv. Mater. 27, 2614 (2015).
C. W. Jang, J. M. Kim, J. H. Kim, D. H. Shin, S. Kim and S-H. Choi, Journal of Alloys & Compounds 621, 1 (2015)
J. H. Heo, D. H. Shin, S. Kim, M. H. Jang, M. H. Lee, S. W. Seo, S-H. Choi and S. H. Im, Chem. Eng. J. 323, 153 (2017).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Additional information
A correction to this article is available at http://dx.doi.org/10.3938/jkps.71.1075
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Shin, D.H., Heo, J.H. & Im, S.H. Recent advances of flexible hybrid perovskite solar cells. J. Korean Phys. Soc. 71, 593–607 (2017). https://doi.org/10.3938/jkps.71.593
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.3938/jkps.71.593