Perovskite Solar Cells: Potentials, Challenges, and Opportunities

Abstract

Heralded as a major scientific breakthrough of 2013, organic/inorganic lead halide perovskite solar cells have ushered in a new era of renewed efforts at increasing the efficiency and lowering the cost of solar energy. As a potential game changer in the mix of technologies for alternate energy, it has emerged from a modest beginning in 2012 to efficiencies being claimed at 20.1% in a span of just two years. This remarkable progress, encouraging at one end, also points to the possibility that the potential may still be far from being fully realized. With greater insight into the photophysics involved and optimization of materials and methods, this technology stands to match or even exceed the efficiencies for single crystal silicon solar cells. With thin film solution processability, applicability to flexible substrates, and being free of liquid electrolyte, this technology combines the benefits of Dye Sensitized Solar Cells (DSSCs), Organic Photovoltaics (OPVs), and thin film solar cells. In this review we present a brief historic perspective to this development, take a cognizance of the current state of the art, and highlight challenges and the opportunities.

Hole‐Transporting Materials in Inverted Planar Perovskite Solar Cells

“…[1][2][3] Their widespread utilization in people's lives as a new energy source has been blocked by the high prices of making electricity compared to their power conversion efficiency (PCE) and costs of materials/fabrication process. Hence, people have paid increasing attention to cleaner and more sustainable energy source, solar energy.…”

Synthesis of Photoactive Materials by Sonication: Application in Photocatalysis and Solar Cells

“…Depending on the type of the ions, they can form various perovskite crystal geometries with different features. The cations in the lattice are able to enhance and modify the band structure, which is particularly important from the point of view of photophysical properties [63,64]. Thus, perovskites as an active layer in photovoltaic systems can deliver high opencircuit voltages and lead to the harvesting of light from a broad spectrum [64].…”

Células Solares De Perovskitas: Uma Nova Tecnologia Emergente

“…Entretanto, para aplicações práticas, esses dispositivos ainda apresentam diversos problemas quanto à estabilidade a longo prazo, devido à degradação das PSCs quando expostas à umidade e oxigênio, radiação UV, processo de dissolução (solventes, solutos, aditivos) e temperatura. 38,74,156,157 As perovskitas mais usadas em células solares são facilmente decompostas na presença de umidade e oxigênio, devido à presença do grupo higroscópico amina em sua estrutura molecular. Niu 3 , e observaram que a perovskita com x=0 (MAPbI 3 ) apresentava valores de eficiência que decresciam lentamente em presença de 35% de umidade, mas, quando esta era aumentada para 55%, um decréscimo abrupto da eficiência acontecia.…”

“…Os estudos também indicaram que a estabilidade térmica pode ser afetada por variações sutis de rotas de síntese e de precursores utilizados. 156,161 Atualmente, as células solares de perovskita com maior eficiência são baseadas em perovskitas com chumbo. Entretanto, o Pb é um metal com natureza tóxica, o que dificulta sua aplicação nesses dispositivos e faz com que pesquisadores tenham mais um grande desafio: substituir o chumbo por substâncias não-tóxicas, que não prejudicam o meio ambiente, tais como o estanho (Sn).…”

“…Porém, são estudos recentes e não completamente entendidos, 159) precisando de intensificação nos estudos para possíveis aplicações práticas comerciais dos dispositivos. 38,156 …”