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Angew. Chem. :通过Sn4+的有效还原实现高性能锡基钙钛矿太阳能电池

锡基钙钛矿,因其具有与铅基钙钛矿相似的光电特性,在所有的非铅基钙钛矿太阳能电池中展现出了最佳的光电性能,是最有可能取代有毒的铅基钙钛矿的备选方案。


然后,Sn2+极容易被氧化为Sn4+,导致P型自掺杂及复合中心的增多,严重影响器件的性能和稳定性。这也成为限制锡基钙钛矿太阳能电池发展的一个主要障碍。


近日,日本电气通信大学Qing Shen和Shuzi Hayase团队,通过在锡基钙钛矿薄膜上下表面引入一层超薄的Sn金属层,实现Sn4+的有效还原。并且,通过对上层Sn进行Plasma处理,将其转化为SnOx, 在还原表明Sn4+的同时还提高了载流子的传输效率。最后实现了14.31%的器件光电转换效率。



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通过XPS测试发现,Sn4+主要存在于钙钛矿层的上下表面。这可能是由于在薄膜制备过程中,与微量的氧气、氧化性物质等接触引起的。

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底层的Sn不仅实现了Sn4+的有效还原,还对钙钛矿的生长产生了显著的影响,明显降低了体相中的孔洞和表面的粗糙度。这些都有利于载流子的传输和界面接触质量的提升。

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随着Sn金属在不同位置的引入,器件性能得到逐步的提升。最后,底层Sn结合顶层Sn到SnOx的转化,实现了14.31%的锡基钙钛矿太阳能电池转换效率。该工作为锡基钙钛矿中Sn4+的还原提供了一个新的思路。

文信息

14.31 % Power Conversion Efficiency of Sn-Based Perovskite Solar Cells via Efficient Reduction of Sn4+

Dr. Liang Wang, Dr. Qingqing Miao, Dr. Dandan Wang, Dr. Mengmeng Chen, Dr. Huan Bi, Dr. Jiaqi Liu, Dr. Ajay Kumar Baranwal, Dr. Gaurav Kapil, Dr. Yoshitaka Sanehira, Dr. Takeshi Kitamura, Prof. Tingli Ma, Dr. Zheng Zhang, Prof. Qing Shen, Prof. Shuzi Hayase


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202307228




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