The presence of redox reactions due to slow-moving ions at perovskite/contact interfaces is a major concern for the long-term stability of perovskite solar cells. In this work, we have evidently demonstrated the contribution of K+ ions on the removal of these non-capacitive effects that primarily accelerate the degradation mechanism in the devices. The intermittent current–voltage characteristics at the short-circuit conditions elucidate the role of K+ ions on reducing the rapid degradation at the interfaces due to the chemical reactivity of the accumulated ions by eliminating the burn-in decay in the photocurrent. Dark current–voltage measurements, time-resolved staircase voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy verified that both capacitive and non-capacitive currents, consequence of slow ion migration, are reduced by the incorporation of K+. Thus, this work signifies how K+ incorporation diminishes the internal degradation and enhances intrinsic stability of perovskite solar cells.

1.
See https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html for “Best Research-Cell Efficiency Chart,” NREL chart (accessed 13 August 2019).
2.
N. H.
Tiep
,
Z.
Ku
, and
H. J.
Fan
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1501420
(
2016
).
3.
J. M.
Frost
,
K. T.
Butler
,
F.
Brivio
,
C. H.
Hendon
,
M. v.
Schilfgaarde
, and
A.
Walsh
,
Nano Lett.
14
,
2584
(
2014
).
4.
R.
Singh
,
S.
Ghosh
,
A. S.
Subbiah
,
N.
Mahuli
, and
S. K.
Sarkar
,
Sol. Energy Mater. Sol. Cells
205
,
110289
(
2020
).
5.
J.
Liu
,
Y.
Wu
,
C.
Qin
,
X.
Yang
,
T.
Yasuda
,
A.
Islam
,
K.
Zhang
,
W.
Peng
,
W.
Chen
, and
L.
Han
,
Energy Environ. Sci.
7
,
2963
(
2014
).
6.
M.
Kaltenbrunner
,
G.
Adam
,
E. D.
Glowacki
,
M.
Drack
,
R.
Schwodiauer
,
L.
Leonat
,
D. H.
Apaydin
,
H.
Groiss
,
M. C.
Scharber
,
M. S.
White
,
N. S.
Sariciftci
, and
S.
Bauer
,
Nat. Mater.
14
,
1032
(
2015
).
7.
X.
Zheng
,
B.
Chen
,
J.
Dai
,
Y.
Fang
,
Y.
Bai
,
Y.
Lin
,
H.
Wei
,
X. C.
Zeng
, and
J.
Huang
,
Nat. Energy
2
,
17102
(
2017
).
8.
S.
Zhao
,
B.
Zhao
,
Y.
Chen
,
G.
Yang
, and
X.
Li
,
ACS Appl. Energy Mater.
2
,
6230
(
2019
).
9.
F.
El-Mellouhi
,
E.
Bentria
,
S. N.
Rashkeev
,
S.
Kais
, and
F.
H. Alharbi
,
Sci. Rep.
6
,
30305
(
2016
).
10.
F.
El-Mellouhi
,
S. N.
Rashkeev
,
A.
Marzouk
,
L.
Kabalan
,
A.
Belaidi
,
B.
Merzougui
,
N.
Tabet
, and
F. H.
Alharbi
,
J. Mater. Chem. C
7
,
5299
(
2019
).
11.
L.
Meng
,
F.
Zhang
,
W.
Ma
,
Y.
Zhao
,
P.
Zhao
,
H.
Fu
,
W.
Wang
,
S.
Meng
, and
X.
Guo
,
J. Phys. Chem. C
123
,
1219
(
2019
).
12.
T. J.
Jacobsson
,
J.-P.
Correa-Baena
,
E.
Halvani Anaraki
,
B.
Philippe
,
S. D.
Stranks
,
M. E. F.
Bouduban
,
W.
Tress
,
K.
Schenk
,
J.
Teuscher
,
J.-E.
Moser
,
H.
Rensmo
, and
A.
Hagfeldt
,
J. Am. Chem. Soc.
138
,
10331
(
2016
).
13.
B.
Chen
,
M.
Yang
,
S.
Priya
, and
K.
Zhu
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
905
(
2016
).
14.
M.
Saliba
,
T.
Matsui
,
J.-Y.
Seo
,
K.
Domanski
,
J.-P.
CorreaBaena
,
M. K.
Nazeeruddin
,
S. M.
Zakeeruddin
,
W.
Tress
,
A.
Abate
,
A.
Hagfeldt
, and
M.
Grätzel
,
Energy Environ. Sci.
9
,
1989
(
2016
).
15.
N.
Pellet
,
P.
Gao
,
G.
Gregori
,
T. Y.
Yang
,
M. K.
Nazeeruddin
,
J.
Maier
, and
M.
Grätzel
,
Angew. Chem.
53
,
3151
(
2014
).
16.
N. J.
Jeon
,
J. H.
Noh
,
W. S.
Yang
,
Y. C.
Kim
,
S.
Ryu
,
J.
Seo
, and
S. I.
Seok
,
Nature
517
,
476
(
2015
).
17.
J. W.
Lee
,
D. H.
Kim
,
H. S.
Kim
,
S. W.
Seo
,
S. M.
Cho
, and
N. G.
Park
,
Adv. Energy Mater.
5
,
1501310
(
2015
).
18.
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
).
19.
V. M.
Goldschmidt
,
Die Naturwissensch.
14
,
477
(
1926
).
20.
Z.
Li
,
M.
Yang
,
J.-S.
Park
,
S.-H.
Wei
,
J. J.
Berry
, and
K.
Zhu
,
Chem. Mater.
28
,
284
(
2016
).
21.
D.-Y.
Son
,
S.-G.
Kim
,
J.-Y.
Seo
,
S.-H.
Lee
,
H.
Shin
,
D.
Lee
, and
N. G.
Park
,
J. Am. Chem. Soc.
140
,
1358
(
2018
).
22.
S.-G.
Kim
,
C.
Li
,
A.
Guerrero
,
J.-M.
Yang
,
Y.
Zhong
,
J.
Bisquert
,
S.
Huettner
, and
N.-G.
Park
,
J. Mater. Chem. A
7
,
18807
(
2019
).
23.
Z.
Tang
,
T.
Bessho
,
F.
Awai
,
T.
Kinoshita
,
M. M.
Maitani
,
R.
Jono
,
T. N.
Murakami
,
H.
Wang
,
T.
Kubo
,
S.
Uchida
, and
H.
Segawa
,
Sci. Rep.
7
,
12183
(
2017
).
24.
D.
Yao
,
C.
Zhang
,
N. D.
Pham
,
Y.
Zhang
,
V. T.
Tiong
,
A.
Du
,
Q.
Shen
,
G. J.
Wilson
, and
H.
Wang
,
J. Phys. Chem. Lett.
9
,
2113
(
2018
).
25.
Y.
Yang
,
L.
Wu
,
X.
Hao
,
Z.
Tang
,
H.
Lai
,
J.
Zhang
,
W.
Wang
, and
L.
Feng
,
RSC Adv.
9
,
28561
(
2019
).
26.
P.
Wang
,
J.
Wang
,
X.
Zhang
,
H.
Wang
,
X.
Cui
,
S.
Yuan
,
H.
Lu
,
L.
Tu
,
Y.
Zhan
, and
L.
Zheng
,
J. Mater. Chem. A
6
,
15853
(
2018
).
27.
B.
Cao
,
L.
Yang
,
S.
Jiang
,
H.
Lin
,
N.
Wang
, and
X.
Li
,
J. Mater. Chem. A
7
,
4960
(
2019
).
28.
J. M.
Azpiroz
,
E.
Mosconi
,
J.
Bisquert
, and
F.
De Angelis
,
Energy Environ. Sci.
8
,
2118
(
2015
).
29.
J.-W.
Lee
,
Z.
Dai
,
T.-H.
Han
,
C.
Choi
,
S.-Y.
Chang
,
S.-J.
Lee
,
N. D.
Marco
,
H.
Zhao
,
P.
Sun
,
Y.
Huang
, and
Y.
Yang
,
Nat. Commun.
9
,
3021
(
2018
).
30.
H.
Machiba
,
T.
Oku
,
T.
Kishimoto
,
N.
Ueoka
, and
A.
Suzuki
,
Chem. Phys. Lett.
730
,
117
(
2019
).
31.
T.
Bu
,
X.
Liu
,
Y.
Zhou
,
J.
Yi
,
X.
Huang
,
L.
Luo
,
J.
Xiao
,
Z.
Ku
,
Y.
Peng
,
F.
Huang
,
Y. B.
Cheng
, and
J.
Zhong
,
Energy Environ. Sci.
10
,
2509
(
2017
).
32.
J.
Cao
,
S. X.
Tao
,
P. A.
Bobbert
,
C.-P.
Wong
, and
N.
Zhao
,
Adv. Mater.
30
,
1707350
(
2018
).
33.
Z.
Tang
,
S.
Uchida
,
T.
Bessho
,
T.
Kinoshita
,
H.
Wang
,
F.
Awai
,
R.
Jono
,
M. M.
Maitani
,
J.
Nakazaki
,
T.
Kubo
, and
H.
Segawa
,
Nano Energy
45
,
184
(
2018
).
34.
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.
ivitini
,
C.
Ducati
,
R. H.
Friend
, and
S. D.
Stranks
,
Nature
555
,
497
(
2018
).
35.
M.
Abdi-Jalebi
,
Z.
Andaji-Garmaroudi
,
A. J.
Pearson
,
G.
Divitini
,
S.
Cacovich
,
B.
Philippe
,
H.
Rensmo
,
C.
Ducati
,
R. H.
Friend
, and
S. D.
Stranks
,
ACS Energy Lett.
3
,
2671
(
2018
).
36.
M. H.
Futscher
,
J. M.
Lee
,
L.
McGovern
,
L. A.
Muscarella
,
T.
Wang
,
M. I.
Haider
,
A.
Fakharuddin
,
L.
Schmidt-Mende
, and
B.
Ehrler
,
Mater. Horiz.
6
,
1497
(
2019
).
37.
Y.
Shao
,
Y.
Fang
,
T.
Li
,
Q.
Wang
,
Q.
Dong
,
Y.
Deng
,
Y.
Yuan
,
H.
Wei
,
M.
Wang
,
A.
Gruverman
,
J.
Shielda
, and
J.
Huang
,
Energy Environ. Sci.
9
,
1752
(
2016
).
38.
J.
Chang
,
Z.
Lin
,
H.
Zhu
,
F. H.
Isikgor
,
Q.-H.
Xu
,
C.
Zhang
,
Y.
Hao
, and
J.
Ouyang
,
J. Mater. Chem. A
4
,
16546
(
2016
).
39.
T.
Salim
,
S.
Sun
,
Y.
Abe
,
A.
Krishna
,
A. C.
Grimsdale
, and
Y. M.
Lam
,
J. Mater. Chem.
3
,
8943
(
2015
).
40.
O.
Almora
,
K. T.
Cho
,
S.
Aghazada
,
I.
Zimmermann
,
G. J.
Matt
,
C. J.
Brabec
,
M. K.
Nazeeruddin
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
Nanoenergy
48
,
63
(
2018
).
41.
C.
Eames
,
C.
J
,
M.
Frost
,
P. R. F.
Barnes
,
B. C.
O’Regan
,
A.
Walsh
, and
M. S.
Islam
,
Nat. Commun.
6
,
7497
(
2015
).
42.
H.
Zhang
,
C.
Liang
,
Y.
Zhao
,
M.
Sun
,
H.
Liu
,
J.
Liang
,
D.
Li
,
F.
Zhang
, and
Z.
He
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
9613
(
2015
).
43.
J.
Wei
,
Y. C.
Zhao
,
H.
Li
,
G. B.
Li
,
J. L.
Pan
,
D. S.
Xu
,
Q.
Zhao
, and
D. P.
Yu
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
3937
(
2014
).
44.
H. W.
Chen
,
N.
Sakai
,
M.
Ikegami
, and
T.
Miyasaka
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
164
(
2015
).
45.
E. J.
Juarez-Perez
,
R. S.
Sanchez
,
L.
Badia
,
G.
Garcia-Belmonte
,
Y. S.
Kang
,
I.
Mora-Sero
, and
J.
Bisquert
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
2390
(
2014
).
46.
Y.
Shao
,
Z.
Xiao
,
C.
Bi
,
Y.
Yuan
, and
J.
Huang
,
Nat. Commun.
5
,
5784
(
2014
).
47.
H. S.
Kim
and
N. G.
Park
,
J. Phys. Chem. Lett.
5
,
2927
(
2014
).
48.
O.
Almora
,
C.
Aranda
,
I.
Zarazua
,
A.
Guerrero
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
ACS Energy Lett.
1
,
209
(
2016
).
49.
I.
Zarazua
,
G.
Han
,
P. P.
Boix
,
S.
Mhaisalkar
,
F.
Fabregat-Santiago
,
I.
Mora-Sero
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
J. Phys. Chem. Lett.
24
,
5105
(
2016
).
50.
V.
Roiati
,
E.
Mosconi
,
A.
Listorti
,
S.
Colella
,
G.
Gigli
, and
F.
De Angelis
,
Nano Lett.
14
,
2168
(
2014
).
51.
J.
Carrillo
,
A.
Guerrero
,
S.
Rahimnejad
,
O.
Almora
,
I.
Zarazua
,
E.
Mas-Marza
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
Adv. Energy Mater.
6
,
1502246
(
2016
).
52.
G.
Garcia-Belmonte
and
J.
Bisquert
,
ACS Energy Lett.
1
,
683
(
2016
).
53.
E. L.
Unger
,
E. T.
Hoke
,
C. D.
Bailie
,
W. H.
Nguyen
,
A. R.
Bowring
,
T.
Heumuller
,
M. G.
Christoforo
, and
M. D.
McGehee
,
Energy Environ. Sci.
7
,
3690
(
2014
).
54.
J. H.
Heo
,
H. J.
Han
,
D.
Kim
,
T. K.
Ahn
, and
S. H.
Im
,
Energy Environ. Sci.
8
,
1602
(
2015
).
55.
O.
Almora
,
I.
Zarazua
,
E.
Mas-Marza
,
I.
Mora-Sero
,
J.
Bisquert
, and
G.
Garcia-Belmonte
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
1645
(
2015
).
56.
Y.
Zhang
,
M.
Liu
,
G. E.
Eperon
,
T. C.
Leijtens
,
D.
McMeekin
,
M.
Saliba
,
W.
Zhang
,
M.
de Bastiani
,
A.
Petrozza
,
L. M.
Herz
,
M. B.
Johnston
,
H.
Lin
, and
H. J.
Snaith
,
Mater. Horiz.
2
,
315
(
2015
).
57.
K.
Wojciechowski
,
S. D.
Stranks
,
A.
Abate
,
G.
Sadoughi
,
A.
Sadhanala
,
N.
Kopidakis
,
G.
Rumbles
,
C.-Z.
Li
,
R. H.
Friend
,
A. K. Y.
Jen
, and
H. J.
Snaith
,
ACS Nano
8
,
12701
(
2014
).
58.
G.
Xing
,
B.
Wu
,
S.
Chen
,
J.
Chua
,
N.
Yantara
,
S.
Mhaisalkar
,
N.
Mathews
, and
T. C.
Sum
,
Small
11
,
3606
(
2015
).
59.
C.
Kim
and
M.
Tomozawa
,
J. Am. Ceram. Soc.
59
,
127
(
1976
).
60.
A.
Serghei
,
M.
Tress
,
J. R.
Sangoro
, and
F.
Kremer
,
Phys. Rev. B
80
,
184301
(
2009
).
61.
D.
Prochowicz
,
M. M.
Tavakoli
,
A.
Solanki
,
T. W.
Goh
,
K.
Pandey
,
T. C.
Sum
,
M.
Saliba
, and
P.
Yadav
,
J. Mater. Chem. A
6
,
14307
(
2018
).
62.
H. S.
Kim
,
I. H.
Jang
,
N.
Ahn
,
M.
Choi
,
A.
Guerrero
,
J.
Bisquert
, and
N. G.
Park
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
4633
(
2015
).
63.
M. G.
Christoforo
,
E. T.
Hoke
,
M. D.
McGehee
, and
E. L.
Unger
,
Photonics
2
,
1101
(
2015
).
64.
S.
van Reenen
,
M.
Kemerink
, and
H. J.
Snaith
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
3808
(
2015
).
65.
T. Y.
Yang
,
G.
Gregori
,
N.
Pellet
, and
M.
Gratzel
,
J. Maier. Angew. Chem. Int. Ed.
54
,
7905
(
2015
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.