錫基鈣鈦礦,因其具有與鉛基鈣鈦礦相似的光電特性,在所有的非鉛基鈣鈦礦太陽能電池中展現(xiàn)出了最佳的光電性能,是最有可能取代有毒的鉛基鈣鈦礦的備選方案。
然后,Sn2+極容易被氧化為Sn4+,導(dǎo)致P型自摻雜及復(fù)合中心的增多,嚴(yán)重影響器件的性能和穩(wěn)定性。這也成為限制錫基鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展的一個(gè)主要障礙。
近日,日本電氣通信大學(xué)Qing Shen和Shuzi Hayase團(tuán)隊(duì),通過在錫基鈣鈦礦薄膜上下表面引入一層超薄的Sn金屬層,實(shí)現(xiàn)Sn4+的有效還原。并且,通過對(duì)上層Sn進(jìn)行Plasma處理,將其轉(zhuǎn)化為SnOx, 在還原表明Sn4+的同時(shí)還提高了載流子的傳輸效率。最后實(shí)現(xiàn)了14.31%的器件光電轉(zhuǎn)換效率。
通過XPS測試發(fā)現(xiàn),Sn4+主要存在于鈣鈦礦層的上下表面。這可能是由于在薄膜制備過程中,與微量的氧氣、氧化性物質(zhì)等接觸引起的。 底層的Sn不僅實(shí)現(xiàn)了Sn4+的有效還原,還對(duì)鈣鈦礦的生長產(chǎn)生了顯著的影響,明顯降低了體相中的孔洞和表面的粗糙度。這些都有利于載流子的傳輸和界面接觸質(zhì)量的提升。 隨著Sn金屬在不同位置的引入,器件性能得到逐步的提升。最后,底層Sn結(jié)合頂層Sn到SnOx的轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)了14.31%的錫基鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換效率。該工作為錫基鈣鈦礦中Sn4+的還原提供了一個(gè)新的思路。 論文信息 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















