Lead halide perovskite solar cells with the high efficiencies typically use high-temperature processed TiO2 as the electron transporting layers (ETLs). Here, we demonstrate that low-temperature solution-processed nanocrystalline SnO2 can be an excellent alternative ETL material for efficient perovskite solar cells. Our best-performing planar cell using such a SnO2 ETL has achieved an average efficiency of 16.02%, obtained from efficiencies measured from both reverse and forward voltage scans. The outstanding performance of SnO2 ETLs is attributed to the excellent properties of nanocrystalline SnO2 films, such as good antireflection, suitable band edge positions, and high electron mobility. The simple low-temperature process is compatible with the roll-to-roll manufacturing of low-cost perovskite solar cells on flexible substrates.

Efficient lead halide perovskite solar cells use hole-blocking layers to help collection of photogenerated electrons and to achieve high open-circuit voltages. Here, we report the realization of efficient perovskite solar cells grown directly on fluorine-doped tin oxide-coated substrates without using any hole-blocking layers. With ultraviolet–ozone treatment of the substrates, a planar Au/hole-transporting material/CH3NH3PbI3-xClx/substrate cell processed by a solution method has achieved a power conversion efficiency of over 14% and an open-circuit voltage of 1.06 V measured under reverse voltage scan. The open-circuit voltage is as high as that of our best reference cell with a TiO2 hole-blocking layer. Besides ultraviolet–ozone treatment, we find that involving Cl in the synthesis is another key for realizing high open-circuit voltage perovskite solar cells without hole-blocking layers. Our results suggest that TiO2 may not be the ultimate interfacial material for achieving high-performance perovskite solar cells. Lead halide perovskite solar cells use hole-blocking layers to allow a separate collection of positive and negative charge carriers and to achieve high-operation voltages. Here, the authors demonstrate efficient lead halide perovskite solar cells that avoid using this extra layer.

APTES-SAM as an efficient interfacial layer in planar perovskite solar cells, optimizing the interface and enhancing performance.

The carrier concentration of the electron-selective layer (ESL) and hole-selective layer can significantly affect the performance of organic-inorganic lead halide perovskite solar cells (PSCs). Herein, a facile yet effective two-step method, i.e., room-temperature colloidal synthesis and low-temperature removal of additive (thiourea), to control the carrier concentration of SnO2 quantum dot (QD) ESLs to achieve high-performance PSCs is developed. By optimizing the electron density of SnO2 QD ESLs, a champion stabilized power output of 20.32% for the planar PSCs using triple cation perovskite absorber and 19.73% for those using CH3 NH3 PbI3 absorber is achieved. The superior uniformity of low-temperature processed SnO2 QD ESLs also enables the fabrication of ≈19% efficiency PSCs with an aperture area of 1.0 cm2 and 16.97% efficiency flexible device. The results demonstrate the promise of carrier-concentration-controlled SnO2 QD ESLs for fabricating stable, efficient, reproducible, large-scale, and flexible planar PSCs.

A perovskite solar cell with a thin TiO2 compact film prepared by thermal oxidation of sputtered Ti film achieved a high efficiency of 15.07%. The thin TiO2 film prepared by thermal oxidation is very dense and inhibits the recombination process at the interface. The optimum thickness of the TiO2 compact film prepared by thermal oxidation is thinner than that prepared by spin-coating method. Also, the TiO2 compact film and the TiO2 porous film can be sintered at the same time. This one-step sintering process leads to a lower dark current density, a lower series resistance, and a higher recombination resistance than those of two-step sintering. Therefore, the perovskite solar cell with the TiO2 compact film prepared by thermal oxidation has a higher short-circuit current density and a higher fill factor.

Abstract Cs 2 AgBiBr 6 , as a benchmark lead‐free double perovskite, has emerged as a promising alternative to lead‐based perovskites because of its high stability, non‐toxicity, exceptional optoelectronic properties, and multifunctionality. To encourage further research on Cs 2 AgBiBr 6 and its broad applications, in this review, its fundamental properties including the structure‐property relation, synthesis, stability, origin of absorption and photoluminescence, electron‐phonon coupling, role of defects, charge carrier dynamics, and bandgap modulation are comprehensively emphasized. The recent progress on the wide applications including solar cells, light/X‐ray detectors, and ferroelectric/magnetic devices are highlighted. Moreover, the challenges of Cs 2 AgBiBr 6 materials and related applications are discussed and perspectives are provided for guiding the future development of this research area.

Antimony chalcogenides such as Sb 2 S 3 , Sb 2 Se 3 , and Sb 2 (S x Se 1−x ) 3 have emerged as very promising alternative solar absorber materials due to their high stability, abundant elemental storage, nontoxicity, low‐cost, suitable tunable bandgap, and high absorption coefficient. Remarkable achievements have been made in antimony chalcogenide solar cells in the past few decades, with the power conversion efficiency (PCE) currently reaching 9.2%, which is close to the PCE level required for industrial applications. To facilitate the realization of highly efficient antimony chalcogenide solar cells in the future, a comprehensive review of antimony chalcogenide‐based materials and photovoltaic devices is presented. First, the fundamental physical properties and preparation methods of antimony chalcogenide‐based materials are outlined, and then, notable recent developments in antimony chalcogenide‐based photovoltaic devices with various architectures are highlighted. Finally, the most prominent limitations are described, and approaches to achieving remarkable advances in antimony chalcogenide solar cells in the future are provided.

In this letter, we report perovskite solar cells with thin dense Mg-doped TiO2 as hole-blocking layers (HBLs), which outperform cells using TiO2 HBLs in several ways: higher open-circuit voltage (Voc) (1.08 V), power conversion efficiency (12.28%), short-circuit current, and fill factor. These properties improvements are attributed to the better properties of Mg-modulated TiO2 as compared to TiO2 such as better optical transmission properties, upshifted conduction band minimum (CBM) and downshifted valence band maximum (VBM), better hole-blocking effect, and higher electron life time. The higher-lying CBM due to the modulation with wider band gap MgO and the formation of magnesium oxide and magnesium hydroxides together resulted in an increment of Voc. In addition, the Mg-modulated TiO2 with lower VBM played a better role in the hole-blocking. The HBL with modulated band position provided better electron transport and hole blocking effects within the device.

Despite the rapid increase of efficiency, perovskite solar cells (PSCs) still face some challenges, one of which is the current-voltage hysteresis. Herein, it is reported that yttrium-doped tin dioxide (Y-SnO2 ) electron selective layer (ESL) synthesized by an in situ hydrothermal growth process at 95 °C can significantly reduce the hysteresis and improve the performance of PSCs. Comparison studies reveal two main effects of Y doping of SnO2 ESLs: (1) it promotes the formation of well-aligned and more homogeneous distribution of SnO2 nanosheet arrays (NSAs), which allows better perovskite infiltration, better contacts of perovskite with SnO2 nanosheets, and improves electron transfer from perovskite to ESL; (2) it enlarges the band gap and upshifts the band energy levels, resulting in better energy level alignment with perovskite and reduced charge recombination at NSA/perovskite interfaces. As a result, PSCs using Y-SnO2 NSA ESLs exhibit much less hysteresis and better performance compared with the cells using pristine SnO2 NSA ESLs. The champion cell using Y-SnO2 NSA ESL achieves a photovoltaic conversion efficiency of 17.29% (16.97%) when measured under reverse (forward) voltage scanning and a steady-state efficiency of 16.25%. The results suggest that low-temperature hydrothermal-synthesized Y-SnO2 NSA is a promising ESL for fabricating efficient and hysteresis-less PSC.

Reducing the energy loss and retarding the carrier recombination at the interface are crucial to improve the performance of the perovskite solar cell (PSCs). However, little is known about the recombination mechanism at the interface of anode and SnO 2 electron transfer layer (ETL). In this work, an ultrathin wide bandgap dielectric MgO nanolayer is incorporated between SnO 2 :F (FTO) electrode and SnO 2 ETL of planar PSCs, realizing enhanced electron transporting and hole blocking properties. With the use of this electrode modifier, a power conversion efficiency of 18.23% is demonstrated, an 11% increment compared with that without MgO modifier. These improvements are attributed to the better properties of MgO‐modified FTO/SnO 2 as compared to FTO/SnO 2 , such as smoother surface, less FTO surface defects due to MgO passivation, and suppressed electron–hole recombinations. Also, MgO nanolayer with lower valance band minimum level played a better role in hole blocking. When FTO is replaced with Sn‐doped In 2 O 3 (ITO), a higher power conversion efficiency of 18.82% is demonstrated. As a result, the device with the MgO hole‐blocking layer exhibits a remarkable improvement of all J–V parameters. This work presents a new direction to improve the performance of the PSCs based on SnO 2 ETL by transparent conductive electrode surface modification.