1

前言回顾

金属卤化物钙钛矿太阳能电池（MHP）因其功率转换效率（PCE）在相对较短的时间内达到 26.0%，而显示出巨大的应用前景。然而，这些进展大部分是基于铅的钙钛矿取得的，这不仅会损害身体且危害环境。因此，人们正在寻找无毒替代品，基于锡的卤化物钙钛矿成为了潜在的候选者。基于锡的卤化物钙钛矿是基于铅钙钛矿的更环保的替代品，与基于铅的钙钛矿相比，其带隙更接近理想的Shockley?Queisser（SQ）极限（约1.3 eV）。然而，它们的效率却较低（低于15%），这归因于开路电压（Voc）的缺少。并且这些材料表现出较差的稳定性，容易被氧化。

2

文献简介

基于此，国立韩巴大学材料科学与工程系的Ki-Ha Hong和高丽大学化学与生物工程系的Sang Hyuk Im等人，研究了无机的基于锡的卤化物钙钛矿（如CsSnX3）的潜力。尽管这些钙钛矿具有一定的优势，但由于严重的开路电压缺陷、稳定性问题和氧化问题，它们面临着提高效率的挑战。该课题组通过设计CsSn(I1?xBrx)3钙钛矿的组成，利用自始热力学计算确定了最佳的组成，从而解决了这些挑战。他们以的理论框架为指导，通过制备具有不同Br含量的CsSn(I1?xBrx)3钙钛矿太阳能电池，证实了他们的发现。值得注意的是，当使用CsSnI2Br时，其最高效率达到了11.87%，这标志着迄今为止基于锡的无机钙钛矿太阳能电池的最高PCE，且该过程未使用任何特殊添加剂。该研究为进一步提高基于锡的钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率提供了一条潜在的途径。

图1.(a) CsSnI3。在环境温度下，黄色（δ）相在能量上是优选的; (b) 考虑到已报道的离子半径，ASnX3（A=Cs，MA，FA；X=I，Br，Cl）的A和X位组成的容差因子变化; (c,d)根据锡（c）和铅（d）钙钛矿结构的A和X-位变化的实验带隙分布

图2. (a) 混合的能量（虚线）、熵（虚线）和自由能（实线），以及（b）使用γ-CsSn(I1?xBrx)3的广义准化学近似计算的理论估计相图; (c) 彩色图显示了MA和Br混合时γ相和δ相之间的相对自由能，ΔΔF（=ΔFf（γ）?ΔFf（δ））。相变线是满足ΔΔF=0的线（黑色实线）; (d) Br和MA的混合改变了γ相钙钛矿的带隙

图3. (a) X射线衍射图; (b) 使用紫外-可见光谱提取的光学带隙; (c) 光致发光光谱; (d) 不同组成的CsSnI3?yBBry钙钛矿薄膜在价带能处的二次电子截止能处的紫外光电子能谱

3

文献总结

总之，该课题组研究了稳健高效的基于锡的无机PSCs的最佳组成。他们结合热力学稳定性，预测CsSnI2Br是最有前途的成分。他们制造了具有不同Br比例的CsSn（I1–xBrx)3太阳能电池，其中，CsSnI2Br的组成表现出了最大的PCE（11.87%），且是基于锡的无机PSCs中效率最高的，且他们并未使用特殊的添加剂或钝化材料来制造器件。相关研究成果发表于国际知名期刊《ACS Energy Letters》，题为“Compositional Design for High-Efficiency All-Inorganic Tin Halide Perovskite Solar Cells”。

本文关键词：锡；转换效率；无机钙钛矿太阳能电池；大规模生产

转自：“有机钙钛矿光电前沿”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！