Abstract
Monolithic hybrid halide perovskite/crystalline silicon (c-Si) tandem solar cells have demonstrated their great potential to surpass the theoretical efficiency limit of single-junction devices. However, the stability of perovskite sub-cells is inferior to that of the c-Si solar cells that have been commercialized, casting serious doubt about the lifetime of the entire device. During device operation, light and heat are inevitable, which requires special attention. Herein, we review the current understandings of the intrinsic stability of perovskite/c-Si tandems upon light and/or heat aging. First, we summarize the recent understandings regarding light facilitated ion migration, materials decomposition, and phase segregation. In addition, the reverse bias effect on the stability of tandem modules caused by uneven illumination is discussed. Second, this review also summarizes the thermal-induced degradation and mismatch issue, which underlines the system design of perovskite/c-Si tandems. Third, recent strategies to improve the intrinsic stability of perovskite/c-Si tandems under light and/or heat are reviewed, such as composition engineering, crystallinity enhancement, interface modification, material optimization, and device structure modification. At last, we present several potential research directions that have been overlooked, and hope those are helpful for future research on perovskite based tandem solar cells.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
C. C. Stoumpos, C. D. Malliakas, and M. G. Kanatzidis, Inorg. Chem. 52, 9019 (2013).
D. P. McMeekin, G. Sadoughi, W. Rehman, G. E. Eperon, M. Saliba, M. T. Hörantner, A. Haghighirad, N. Sakai, L. Korte, B. Rech, M. B. Johnston, L. M. Herz, and H. J. Snaith, Science 351, 151 (2016).
R. E. Beal, D. J. Slotcavage, T. Leijtens, A. R. Bowring, R. A. Belisle, W. H. Nguyen, G. F. Burkhard, E. T. Hoke, and M. D. McGehee, J. Phys. Chem. Lett. 7, 746 (2016).
Q. Lin, A. Armin, R. C. R. Nagiri, P. L. Burn, and P. Meredith, Nat. Photon. 9, 106 (2015).
V. D’Innocenzo, G. Grancini, M. J. P. Alcocer, A. R. S. Kandada, S. D. Stranks, M. M. Lee, G. Lanzani, H. J. Snaith, and A. Petrozza, Nat. Commun. 5, 3586 (2014).
M. B. Johnston, and L. M. Herz, Acc. Chem. Res. 49, 146 (2016).
NREL, Best Research-Cell Efficiency Chart (National Renewable Energy Laboratory, Golden, 2022).
L. C. Hirst, and N. J. Ekins-Daukes, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 19, 286 (2011).
W. Shockley, and H. J. Queisser, J. Appl. Phys. 32, 510 (1961).
M. A. Green, IEEE Trans. Electron. Dev. 31, 671 (1984).
A. Richter, M. Hermle, and S. W. Glunz, IEEE J. Photovolt. 3, 1184 (2013).
W. E. I. Sha, X. Ren, L. Chen, and W. C. H. Choy, Appl. Phys. Lett. 106, 221104 (2015), arXiv: 1506.09003.
I. Almansouri, M. A. Green, and A. Ho-Baillie, J. Mater. Res. 31, 2197 (2016).
T. Leijtens, K. A. Bush, R. Prasanna, and M. D. McGehee, Nat. Energy 3, 828 (2018).
J. Werner, B. Niesen, and C. Ballif, Adv. Mater. Interfaces 5, 1700731 (2018).
A. Al-Ashouri, E. Köhnen, B. Li, A. Magomedov, H. Hempel, P. Caprioglio, J. A. Márquez, A. B. Morales Vilches, E. Kasparavicius, J. A. Smith, N. Phung, D. Menzel, M. Grischek, L. Kegelmann, D. Skroblin, C. Gollwitzer, T. Malinauskas, M. Jošt, G. Matič, B. Rech, R. Schlatmann, M. Topič, L. Korte, A. Abate, B. Stannowski, D. Neher, M. Stolterfoht, T. Unold, V. Getautis, and S. Albrecht, Science 370, 1300 (2020).
X. Tian, S. D. Stranks, and F. You, Sci. Adv. 6, eabb0055 (2020).
M. Koehl, S. Hoffmann, and S. Wiesmeier, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 25, 175 (2017).
P. Holzhey, and M. Saliba, J. Mater. Chem. A 6, 21794 (2018).
A. Louwen, W. G. J. H. M. van Sark, R. E. I. Schropp, W. C. Turkenburg, and A. P. C. Faaij, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 23, 1406 (2015).
M. M. Lunardi, A. W. Y. Ho-Baillie, J. P. Alvarez-Gaitan, S. Moore, and R. Corkish, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 25, 679 (2017).
N. Aristidou, C. Eames, I. Sanchez-Molina, X. Bu, J. Kosco, M. S. Islam, and S. A. Haque, Nat. Commun. 8, 15218 (2017).
J. Yang, Z. Yuan, X. Liu, S. Braun, Y. Li, J. Tang, F. Gao, C. Duan, M. Fahlman, and Q. Bao, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 16225 (2018).
T. Wu, Y. Wang, Z. Dai, D. Cui, T. Wang, X. Meng, E. Bi, X. Yang, and L. Han, Adv. Mater. 31, 1900605 (2019).
T. Bu, J. Li, Q. Lin, D. P. McMeekin, J. Sun, M. Wang, W. Chen, X. Wen, W. Mao, C. R. McNeill, W. Huang, X. L. Zhang, J. Zhong, Y. B. Cheng, U. Bach, and F. Huang, Nano Energy 75, 104917 (2020).
R. Cheacharoen, C. C. Boyd, G. F. Burkhard, T. Leijtens, J. A. Raiford, K. A. Bush, S. F. Bent, and M. D. McGehee, Sustain. Energy Fuels 2, 2398 (2018).
J. Martins, S. Emami, R. Madureira, J. Mendes, D. Ivanou, and A. Mendes, J. Mater. Chem. A 8, 20037 (2020).
J. Lim, M. Kim, H. H. Park, H. Jung, S. Lim, X. Hao, E. Choi, S. Park, M. Lee, Z. Liu, M. A. Green, J. Seo, J. Park, and J. S. Yun, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 219, 110776 (2021).
T. Duong, H. K. Mulmudi, Y. L. Wu, X. Fu, H. Shen, J. Peng, N. Wu, H. T. Nguyen, D. Macdonald, M. Lockrey, T. P. White, K. Weber, and K. Catchpole, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 26859 (2017).
W. Tan, A. R. Bowring, A. C. Meng, M. D. McGehee, and P. C. McIntyre, ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 5485 (2018).
N. Rolston, B. L. Watson, C. D. Bailie, M. D. McGehee, J. P. Bastos, R. Gehlhaar, J. E. Kim, D. Vak, A. T. Mallajosyula, G. Gupta, A. D. Mohite, and R. H. Dauskardt, Extreme Mech. Lett. 9, 353 (2016).
T. Handa, T. Yamada, M. Nagai, and Y. Kanemitsu, Phys. Chem. Chem. Phys. 22, 26069 (2020).
Y. C. Zhao, W. K. Zhou, X. Zhou, K. H. Liu, D. P. Yu, and Q. Zhao, Light. Sci. Appl. 6, e16243 (2017).
J. Zhao, Y. Deng, H. Wei, X. Zheng, Z. Yu, Y. Shao, J. E. Shield, and J. Huang, Sci. Adv. 3, o5616 (2017).
S. W. Lee, S. Kim, S. Bae, K. Cho, T. Chung, L. E. Mundt, S. Lee, S. Park, H. Park, M. C. Schubert, S. W. Glunz, Y. Ko, Y. Jun, Y. Kang, H. S. Lee, and D. Kim, Sci. Rep. 6, 38150 (2016).
K. A. Bush, K. Frohna, R. Prasanna, R. E. Beal, T. Leijtens, S. A. Swifter, and M. D. McGehee, ACS Energy Lett. 3, 428 (2018).
M. C. Brennan, S. Draguta, P. V. Kamat, and M. Kuno, ACS Energy Lett. 3, 204 (2018).
S. Ruan, M. A. Surmiak, Y. Ruan, D. P. McMeekin, H. Ebendorff-Heidepriem, Y. B. Cheng, J. Lu, and C. R. McNeill, J. Mater. Chem. C 7, 9326 (2019).
H. Shahivandi, M. Vaezzadeh, and M. Saeidi, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 208, 110383 (2020).
A. J. Knight, J. B. Patel, H. J. Snaith, M. B. Johnston, and L. M. Herz, Adv. Energy Mater. 10, 1903488 (2020).
Y. Yuan, and J. Huang, Acc. Chem. Res. 49, 286 (2016).
T. Y. Yang, G. Gregori, N. Pellet, M. Grätzel, and J. Maier, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 7905 (2015).
Y. Yuan, J. Chae, Y. Shao, Q. Wang, Z. Xiao, A. Centrone, and J. Huang, Adv. Energy Mater. 5, 1500615 (2015).
C. Eames, J. M. Frost, P. R. F. Barnes, B. C. O’Regan, A. Walsh, and M. S. Islam, Nat. Commun. 6, 7497 (2015).
Z. Xiao, Y. Yuan, Y. Shao, Q. Wang, Q. Dong, C. Bi, P. Sharma, A. Gruverman, and J. Huang, Nat. Mater 14, 193 (2015).
P. Calado, A. M. Telford, D. Bryant, X. Li, J. Nelson, B. C. O’Regan, and P. R. F. Barnes, Nat. Commun. 7, 13831 (2016), arXiv: 1606.00818.
A. Rajagopal, S. T. Williams, C. C. Chueh, and A. K. Y. Jen, J. Phys. Chem. Lett. 7, 995 (2016).
L. Bertoluzzi, J. B. Patel, K. A. Bush, C. C. Boyd, R. A. Kerner, B. C. O’Regan, and M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 11, 2002614 (2021).
M. de Bastiani, E. van Kerschaver, Q. Jeangros, A. Ur Rehman, E. Aydin, F. H. Isikgor, A. J. Mirabelli, M. Babics, J. Liu, S. Zhumagali, E. Ugur, G. T. Harrison, T. G. Allen, B. Chen, Y. Hou, S. Shikin, E. H. Sargent, C. Ballif, M. Salvador, and S. de Wolf, ACS Energy Lett. 6, 2944 (2021).
J. Qian, M. Ernst, D. Walter, M. A. Mahmud, P. Hacke, K. Weber, M. Al-Jassim, and A. Blakers, Sustain. Energy Fuels 4, 4067 (2020).
T. Duong, H. Pham, Y. Yin, J. Peng, M. A. Mahmud, Y. L. Wu, H. Shen, J. Zheng, T. Tran-Phu, T. Lu, L. Li, A. Kumar, G. G. Andersson, A. Ho-Baillie, Y. Liu, T. White, K. Weber, and K. Catchpole, J. Mater. Chem. A 9, 18454 (2021).
T. Duong, Y. L. Wu, H. Shen, J. Peng, X. Fu, D. Jacobs, E. C. Wang, T. C. Kho, K. C. Fong, M. Stocks, E. Franklin, A. Blakers, N. Zin, K. McIntosh, W. Li, Y. B. Cheng, T. P. White, K. Weber, and K. Catchpole, Adv. Energy Mater. 7, 1700228 (2017).
L. Wang, Q. Song, F. Pei, Y. Chen, J. Dou, H. Wang, C. Shi, X. Zhang, R. Fan, W. Zhou, Z. Qiu, J. Kang, X. Wang, A. Lambertz, M. Sun, X. Niu, Y. Ma, C. Zhu, H. Zhou, J. Hong, Y. Bai, W. Duan, K. Ding, and Q. Chen, Adv. Mater. 34, 2201315 (2022).
J. Šlamberger, M. Schwark, B. B. van Aken, and P. Virtič, Energy 161, 266 (2018).
Q. Bai, H. Yang, C. Nan, H. Wang, and Z. Chen, Sol. Energy 225, 718 (2021).
Z. Li, C. Xiao, Y. Yang, S. P. Harvey, D. H. Kim, J. A. Christians, M. Yang, P. Schulz, S. U. Nanayakkara, C. S. Jiang, J. M. Luther, J. J. Berry, M. C. Beard, M. M. Al-Jassim, and K. Zhu, Energy Environ. Sci. 10, 1234 (2017).
T. Zhang, X. Meng, Y. Bai, S. Xiao, C. Hu, Y. Yang, H. Chen, and S. Yang, J. Mater. Chem. A 5, 1103 (2017).
Y. Zhao, W. Zhou, H. Tan, R. Fu, Q. Li, F. Lin, D. Yu, G. Walters, E. H. Sargent, and Q. Zhao, J. Phys. Chem. C 121, 14517 (2017).
M. Elnaggar, A. G. Boldyreva, M. Elshobaki, S. A. Tsarev, Y. S. Fedotov, O. R. Yamilova, S. I. Bredikhin, K. J. Stevenson, S. M. Aldoshin, and P. A. Troshin, Sol. RRL 4, 2000191 (2020).
A. F. Akbulatov, L. A. Frolova, M. P. Griffin, I. R. Gearba, A. Dolocan, D. A. V. Bout, S. Tsarev, E. A. Katz, A. F. Shestakov, K. J. Stevenson, and P. A. Troshin, Adv. Energy Mater. 7, 1700476 (2017).
K. Domanski, J. P. Correa-Baena, N. Mine, M. K. Nazeeruddin, A. Abate, M. Saliba, W. Tress, A. Hagfeldt, and M. Grätzel, ACS Nano 10, 6306 (2016).
B. A. Kamino, B. Paviet-Salomon, S. J. Moon, N. Badel, J. Levrat, G. Christmann, A. Walter, A. Faes, L. Ding, J. J. Diaz Leon, A. Paracchino, M. Despeisse, C. Ballif, and S. Nicolay, ACS Appl. Energy Mater. 2, 3815 (2019).
Z. Li, H. Li, L. Chen, J. Huang, W. Wang, H. Wang, J. Li, B. Fan, Q. Xu, and W. Song, Sol. Energy 206, 294 (2020).
Z. Wei, B. Smith, F. de Rossi, J. R. Searle, D. A. Worsley, and T. M. Watson, J. Mater. Chem. C 7, 10981 (2019).
G. Jeong, D. Koo, J. Seo, S. Jung, Y. Choi, J. Lee, and H. Park, Nano Lett. 20, 3718 (2020).
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, and R. H. Friend, ACS Energy Lett. 2, 1416 (2017).
E. T. Hoke, D. J. Slotcavage, E. R. Dohner, A. R. Bowring, H. I. Karunadasa, and M. D. McGehee, Chem. Sci. 6, 613 (2015).
C. G. Bischak, C. L. Hetherington, H. Wu, S. Aloni, D. F. Ogletree, D. T. Limmer, and N. S. Ginsberg, Nano Lett. 17, 1028 (2017), arXiv: 1606.07366.
S. Draguta, O. Sharia, S. J. Yoon, M. C. Brennan, Y. V. Morozov, J. S. Manser, P. V. Kamat, W. F. Schneider, and M. Kuno, Nat. Commun. 8, 200 (2017).
I. M. Pavlovetc, A. Ruth, I. Gushchina, L. Ngo, S. Zhang, Z. Zhang, and M. Kuno, ACS Energy Lett. 6, 2064 (2021).
A. Ruth, M. C. Brennan, S. Draguta, Y. V. Morozov, M. Zhukovskyi, B. Janko, P. Zapol, and M. Kuno, ACS Energy Lett. 3, 2321 (2018).
J. Kim, M. I. Saidaminov, H. Tan, Y. Zhao, Y. Kim, J. Choi, J. W. Jo, J. Fan, R. Quintero-Bermudez, Z. Yang, L. N. Quan, M. Wei, O. Voznyy, and E. H. Sargent, Adv. Mater. 30, 1706275 (2018).
Y. Hou, E. Aydin, M. de Bastiani, C. Xiao, F. H. Isikgor, D. J. Xue, B. Chen, H. Chen, B. Bahrami, A. H. Chowdhury, A. Johnston, S. W. Baek, Z. Huang, M. Wei, Y. Dong, J. Troughton, R. Jalmood, A. J. Mirabelli, T. G. Allen, E. van Kerschaver, M. I. Saidaminov, D. Baran, Q. Qiao, K. Zhu, S. de Wolf, and E. H. Sargent, Science 367, 1135 (2020).
E. J. Wolf, I. E. Gould, L. B. Bliss, J. J. Berry, and M. D. McGehee, Sol. RRL 6, 2100239 (2022).
H. W. Chen, N. Sakai, M. Ikegami, and T. Miyasaka, J. Phys. Chem. Lett. 6, 164 (2015).
A. R. Bowring, L. Bertoluzzi, B. C. O’Regan, and M. D. McGehee, Adv. Energy Mater. 8, 1702365 (2018).
R. A. Z. Razera, D. A. Jacobs, F. Fu, P. Fiala, M. Dussouillez, F. Sahli, T. C. J. Yang, L. Ding, A. Walter, A. F. Feil, H. I. Boudinov, S. Nicolay, C. Ballif, and Q. Jeangros, J. Mater. Chem. A 8, 242 (2020).
O. Dupré, B. Niesen, S. de Wolf, and C. Ballif, J. Phys. Chem. Lett. 9, 446 (2018).
H. Gaonkar, J. Zhu, R. Kottokkaran, B. Bhageri, M. Noack, and V. Dalal, ACS Appl. Energy Mater. 3, 3497 (2020).
L. Shi, T. L. Young, J. Kim, Y. Sheng, L. Wang, Y. Chen, Z. Feng, M. J. Keevers, X. Hao, P. J. Verlinden, M. A. Green, and A. W. Y. Ho-Baillie, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 25073 (2017).
S. Y. Jeong, H. S. Kim, and N. G. Park, ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 34220 (2022).
W. W. Zhang, H. Yu, S. Y. Lei, and Q. A. Huang, J. Micromech. Microeng. 22, 085007 (2012).
Y. Kawamura, H. Mashiyama, and K. Hasebe, J. Phys. Soc. Jpn. 71, 1694 (2002).
C. Ramirez, S. K. Yadavalli, H. F. Garces, Y. Zhou, and N. P. Padture, Scripta Mater. 150, 36 (2018).
E. Aydin, T. G. Allen, M. de Bastiani, L. Xu, J. Ávila, M. Salvador, E. van Kerschaver, and S. de Wolf, Nat. Energy 5, 851 (2020).
S. Turren-Cruz, A. Hagfeldt, and M. Saliba, Science 362, 449 (2018).
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).
T. Malinauskas, D. Tomkute-Luksiene, R. Sens, M. Daskeviciene, R. Send, H. Wonneberger, V. Jankauskas, I. Bruder, and V. Getautis, ACS Appl. Mater. Interfaces 7, 11107 (2015).
A. Abate, T. Leijtens, S. Pathak, J. Teuscher, R. Avolio, M. E. Errico, J. Kirkpatrik, J. M. Ball, P. Docampo, I. McPherson, and H. J. Snaith, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 2572 (2013).
J. Y. Seo, H. S. Kim, S. Akin, M. Stojanovic, E. Simon, M. Fleischer, A. Hagfeldt, S. M. Zakeeruddin, and M. Grätzel, Energy Environ. Sci. 11, 2985 (2018).
N. J. Jeon, H. Na, E. H. Jung, T. Y. Yang, Y. G. Lee, G. Kim, H. W. Shin, S. Il Seok, J. Lee, and J. Seo, Nat. Energy 3, 682 (2018).
Q. Wang, C. Bi, and J. Huang, Nano Energy 15, 275 (2015).
N. Y. Nia, M. Zendehdel, M. Abdi-Jalebi, L. A. Castriotta, F. U. Kosasih, E. Lamanna, M. M. Abolhasani, Z. Zheng, Z. Andaji-Garmaroudi, K. Asadi, G. Divitini, C. Ducati, R. H. Friend, and A. Di Carlo, Nano Energy 82, 105685 (2021).
F. Cheng, R. He, S. Nie, C. Zhang, J. Yin, J. Li, N. Zheng, and B. Wu, J. Am. Chem. Soc. 143, 5855 (2021).
H. Wang, P. Wang, Y. Sun, C. Gao, W. Miao, D. Li, Y. Yang, T. Wang, and D. Liu, Adv. Funct. Mater. 32, 2201935 (2022).
M. Spalla, L. Perrin, E. Planes, M. Matheron, S. Berson, and L. Flandin, ACS Appl. Energy Mater. 3, 3282 (2020).
P. Lin, W. Zhang, L. Tian, L. Jia, F. Wen, G. Duan, X. Zhou, S. Zhou, F. Zhang, Y. Jiang, T. Chen, F. Liu, S. Yang, and Y. Huang, ACS Appl. Energy Mater. 4, 4408 (2021).
Z. Liu, L. Wang, C. Xu, X. Xie, and Y. Zhang, ACS Appl. Energy Mater. 4, 10574 (2021).
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. Nanotech. 11, 75 (2016).
D. Chi, S. Huang, M. Zhang, S. Mu, Y. Zhao, Y. Chen, and J. You, Adv. Funct. Mater. 28, 1804603 (2018).
L. Yang, F. Cai, Y. Yan, J. Li, D. Liu, A. J. Pearson, and T. Wang, Adv. Funct. Mater. 27, 1702613 (2017).
X. Zhao, H. S. Kim, J. Y. Seo, and N. G. Park, ACS Appl. Mater. Interfaces 9, 7148 (2017).
W. A. Dunlap-Shohl, T. Li, and D. B. Mitzi, ACS Appl. Energy Mater. 2, 5083 (2019).
S. Thampy, B. Zhang, K. H. Hong, K. Cho, and J. W. P. Hsu, ACS Energy Lett. 5, 1147 (2020).
C. Tian, A. Mei, S. Zhang, H. Tian, S. Liu, F. Qin, Y. Xiong, Y. Rong, Y. Hu, Y. Zhou, S. Xie, and H. Han, Nano Energy 53, 160 (2018).
A. Mei, Y. Sheng, Y. Ming, Y. Hu, Y. Rong, W. Zhang, S. Luo, G. Na, C. Tian, X. Hou, Y. Xiong, Z. Zhang, S. Liu, S. Uchida, T. W. Kim, Y. Yuan, L. Zhang, Y. Zhou, and H. Han, Joule 4, 2646 (2020).
F. H. Isikgor, F. Furlan, J. Liu, E. Ugur, M. K. Eswaran, A. S. Subbiah, E. Yengel, M. de Bastiani, G. T. Harrison, S. Zhumagali, C. T. Howells, E. Aydin, M. Wang, N. Gasparini, T. G. Allen, A. Rehman, E. van Kerschaver, D. Baran, I. McCulloch, T. D. Anthopoulos, U. Schwingenschlögl, F. Laquai, and S. de Wolf, Joule 5, 1566 (2021).
Y. Li, B. Shi, Q. Xu, L. Yan, N. Ren, Y. Chen, W. Han, Q. Huang, Y. Zhao, and X. Zhang, Adv. Energy Mater. 11, 2102046 (2021).
K. Sivula, Z. T. Ball, N. Watanabe, and J. M. J. Fréchet, Adv. Mater. 18, 206 (2006).
C. Z. Li, H. L. Yip, and A. K. Y. Jen, J. Mater. Chem. 22, 4161 (2012).
S. H. Li, Z. Xing, B. S. Wu, Z. C. Chen, Y. R. Yao, H. R. Tian, M. F. Li, D. Q. Yun, L. L. Deng, S. Y. Xie, R. B. Huang, and L. S. Zheng, ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 20733 (2020).
D. B. Amabilino, Supramolecular Chemistry at Surfaces (The Royal Society of Chemistry, London, 2016).
R. Cheacharoen, N. Rolston, D. Harwood, K. A. Bush, R. H. Dauskardt, and M. D. McGehee, Energy Environ. Sci. 11, 144 (2018).
C. Tian, G. Betancourt-Solis, Z. Nan, K. Liu, K. Lin, J. Lu, L. Xie, L. Echegoyen, and Z. Wei, Sci. Bull. 66, 339 (2021).
Q. Emery, M. Remec, G. Paramasivam, S. Janke, J. Dagar, C. Ulbrich, R. Schlatmann, B. Stannowski, E. Unger, and M. Khenkin, ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 5159 (2022).
Y. H. Lin, N. Sakai, P. Da, J. Wu, H. C. Sansom, A. J. Ramadan, S. Mahesh, J. Liu, R. D. J. Oliver, J. Lim, L. Aspitarte, K. Sharma, P. K. Madhu, A. B. Morales-Vilches, P. K. Nayak, S. Bai, F. Gao, C. R. M. Grovenor, M. B. Johnston, J. G. Labram, J. R. Durrant, J. M. Ball, B. Wenger, B. Stannowski, and H. J. Snaith, Science 369, 96 (2020).
T. Matsui, T. Yamamoto, T. Nishihara, R. Morisawa, T. Yokoyama, T. Sekiguchi, and T. Negami, Adv. Mater. 31, 1806823 (2019).
A. K. Baranwal, S. Kanaya, T. A. N. Peiris, G. Mizuta, T. Nishina, H. Kanda, T. Miyasaka, H. Segawa, and S. Ito, ChemSusChem 9, 2604 (2016).
I. T. S. Heikkinen, G. Koutsourakis, S. Virtanen, M. Yli-Koski, S. Wood, V. Vähänissi, E. Salmi, F. A. Castro, and H. Savin, J. Vacuum Sci. Tech. A 38, 022401 (2020).
B. Phua, X. Shen, P. C. Hsiao, C. Kong, A. Stokes, and A. Lennon, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 215, 110638 (2020).
J. Karas, L. Michaelson, K. Munoz, M. Jobayer Hossain, E. Schneller, K. O. Davis, S. Bowden, and A. Augusto, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 28, 1175 (2020).
D. Chen, M. Vaqueiro Contreras, A. Ciesla, P. Hamer, B. Hallam, M. Abbott, and C. Chan, Prog. Photovolt.-Res. Appl. 29, 1180 (2021).
K. R. McIntosh, and X. Dai, Phys. Status Solidi A 208, 1931 (2011).
A. Thomson, M. Gardner, K. McIntosh, A. Shalav, and J. Bullock, J. Appl. Phys. 115, 114505 (2014).
N. Kyranaki, A. Smith, K. Yendall, D. A. Hutt, D. C. Whalley, R. Gottschalg, and T. R. Betts, Prog. Photovolt. 30, 1061 (2022).
C. Yi, J. Luo, S. Meloni, A. Boziki, N. Ashari-Astani, C. Grätzel, S. M. Zakeeruddin, U. Röthlisberger, and M. Grätzel, Energy Environ. Sci. 9, 656 (2016).
X. Wang, Y. Chen, T. Zhang, X. Wang, Y. Wang, M. Kan, Y. Miao, H. Chen, X. Liu, X. Wang, J. Shi, L. Zhang, and Y. Zhao, ACS Energy Lett. 6, 2735 (2021).
J. Xu, C. C. Boyd, Z. J. Yu, A. F. Palmstrom, D. J. Witter, B. W. Larson, R. M. France, J. Werner, S. P. Harvey, E. J. Wolf, W. Weigand, S. Manzoor, M. F. A. M. van Hest, J. J. Berry, J. M. Luther, Z. C. Holman, and M. D. McGehee, Science 367, 1097 (2020).
L. Wang, G. Wang, Z. Yan, J. Qiu, C. Jia, W. Zhang, C. Zhen, C. Xu, K. Tai, X. Jiang, and S. Yang, Sol. RRL 4, 2000098 (2020).
D. Kim, H. J. Jung, I. J. Park, B. W. Larson, S. P. Dunfield, C. Xiao, J. Kim, J. Tong, P. Boonmongkolras, S. G. Ji, F. Zhang, S. R. Pae, M. Kim, S. B. Kang, V. Dravid, J. J. Berry, J. Y. Kim, K. Zhu, D. H. Kim, and B. Shin, Science 368, 155 (2020).
H. Tsai, W. Nie, J. C. Blancon, C. C. Stoumpos, R. Asadpour, B. Harutyunyan, A. J. Neukirch, R. Verduzco, J. J. Crochet, S. Tretiak, L. Pedesseau, J. Even, M. A. Alam, G. Gupta, J. Lou, P. M. Ajayan, M. J. Bedzyk, M. G. Kanatzidis, and A. D. Mohite, Nature 536, 312 (2016).
Y. Lin, Y. Bai, Y. Fang, Q. Wang, Y. Deng, and J. Huang, ACS Energy Lett. 2, 1571 (2017).
Y. Bai, S. Xiao, C. Hu, T. Zhang, X. Meng, H. Lin, Y. Yang, and S. Yang, Adv. Energy Mater. 7, 1701038 (2017).
L. Su, Y. Xiao, G. Han, L. Lu, H. Li, and M. Zhu, J. Power Sources 426, 11 (2019).
A. A. Sutanto, R. Szostak, N. Drigo, V. I. E. Queloz, P. E. Marchezi, J. C. Germino, H. C. N. Tolentino, M. K. Nazeeruddin, A. F. Nogueira, and G. Grancini, Nano Lett. 20, 3992 (2020).
X. Guo, Y. Gao, Q. Wei, K. Ho Ngai, M. Qin, X. Lu, G. Xing, T. Shi, W. Xie, J. Xu, and M. Long, Sol. RRL 5, 2100555 (2021).
H. Yu, Y. Xie, J. Zhang, J. Duan, X. Chen, Y. Liang, K. Wang, and L. Xu, Adv. Sci. 8, 2004510 (2021).
J. W. Lee, Z. Dai, T. H. Han, C. Choi, S. Y. Chang, S. J. Lee, N. de Marco, H. Zhao, P. Sun, Y. Huang, and Y. Yang, Nat. Commun. 9, 3021 (2018).
C. Zhang, S. Wu, L. Tao, G. M. Arumugam, C. Liu, Z. Wang, S. Zhu, Y. Yang, J. Lin, X. Liu, R. E. I. Schropp, and Y. Mai, Adv. Energy Mater. 10, 2002004 (2020).
C. F. J. Lau, Z. Wang, N. Sakai, J. Zheng, C. H. Liao, M. Green, S. Huang, H. J. Snaith, and A. Ho-Baillie, Adv. Energy Mater. 9, 1901685 (2019).
W. Li, B. Zhu, M. U. Rothmann, A. Liu, W. Chen, Y. Y. Choo, N. Pai, W. Mao, T. Zhang, Q. Bao, X. Wen, U. Bach, J. Etheridge, and Y. B. Cheng, Sci. China Mater. 64, 2655 (2021).
S. Zhumagali, F. H. Isikgor, P. Maity, J. Yin, E. Ugur, M. de Bastiani, A. S. Subbiah, A. J. Mirabelli, R. Azmi, G. T. Harrison, J. Troughton, E. Aydin, J. Liu, T. Allen, A. Rehman, D. Baran, O. F. Mohammed, and S. de Wolf, Adv. Energy Mater. 11, 2101662 (2021).
K. Suwa, L. Cojocaru, K. Wienands, C. Hofmann, P. S. C. Schulze, A. J. Bett, K. Winkler, J. C. Goldschmidt, S. W. Glunz, and H. Nishide, ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 6496 (2020).
M. Neophytou, M. de Bastiani, N. Gasparini, E. Aydin, E. Ugur, A. Seitkhan, F. Moruzzi, Y. Choaie, A. J. Ramadan, J. R. Troughton, R. Hallani, A. Savva, L. Tsetseris, S. Inal, D. Baran, F. Laquai, T. D. Anthopoulos, H. J. Snaith, S. de Wolf, and I. McCulloch, ACS Appl. Energy Mater. 2, 8090 (2019).
K. A. Bush, C. D. Bailie, Y. Chen, A. R. Bowring, W. Wang, W. Ma, T. Leijtens, F. Moghadam, and M. D. McGehee, Adv. Mater. 28, 3937 (2016).
K. A. Bush, A. F. Palmstrom, Z. J. Yu, M. Boccard, R. Cheacharoen, J. P. Mailoa, D. P. McMeekin, R. L. Z. Hoye, C. D. Bailie, T. Leijtens, I. M. Peters, M. C. Minichetti, N. Rolston, R. Prasanna, S. Sofia, D. Harwood, W. Ma, F. Moghadam, H. J. Snaith, T. Buonassisi, Z. C. Holman, S. F. Bent, and M. D. McGehee, Nat. Energy 2, 17009 (2017).
J. Zheng, H. Mehrvarz, C. Liao, J. Bing, X. Cui, Y. Li, V. R. Gonçales, C. F. J. Lau, D. S. Lee, Y. Li, M. Zhang, J. Kim, Y. Cho, L. G. Caro, S. Tang, C. Chen, S. Huang, and A. W. Y. Ho-Baillie, ACS Energy Lett. 4, 2623 (2019).
K. Choi, J. Lee, H. Choi, G. W. Kim, H. I. Kim, and T. Park, Energy Environ. Sci. 13, 5059 (2020).
G. S. Han, J. S. Yoo, F. Yu, M. L. Duff, B. K. Kang, and J. K. Lee, J. Mater. Chem. A 5, 14733 (2017).
X. Sun, T. J. Silverman, Z. Zhou, M. R. Khan, P. Bermel, and M. A. Alam, IEEE J. Photovolt. 7, 566 (2017).
S. Lin, L. Ai, J. Zhang, T. Bu, H. Li, F. Huang, J. Zhang, Y. Lu, and W. Song, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 203, 110135 (2019).
J. Qian, A. F. Thomson, Y. Wu, K. J. Weber, and A. W. Blakers, ACS Appl. Energy Mater. 1, 3025 (2018).
B. Li, J. Yu, P. Wang, J. He, R. Su, L. Wang, J. Li, W. Wu, X. Cui, T. Chen, and Y. Huang, Sol. Energy 225, 634 (2021).
P. Mariani, L. Najafi, G. Bianca, M. I. Zappia, L. Gabatel, A. Agresti, S. Pescetelli, A. Di Carlo, S. Bellani, and F. Bonaccorso, ACS Appl. Mater. Interfaces 13, 22368 (2021).
D. Bogachuk, K. Saddedine, D. Martineau, S. Narbey, A. Verma, P. Gebhardt, J. P. Herterich, N. Glissmann, S. Zouhair, J. Markert, I. E. Gould, M. D. McGehee, U. Würfel, A. Hinsch, and L. Wagner, Sol. RRL 6, 2100527 (2022).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding authors
Additional information
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 21975028, 22005035, U21A20172, and 22011540377), Natural Science Funds of the Beijing Municipality (Grant No. JQ19008), China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2021M700400), and Beijing Institute of Technology Research Fund Program for Young Scholars.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Xu, T., Chen, Y. & Chen, Q. Improving intrinsic stability for perovskite/silicon tandem solar cells. Sci. China Phys. Mech. Astron. 66, 217305 (2023). https://doi.org/10.1007/s11433-022-1959-4
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-022-1959-4