宁志军JACS: 一步合成高性能锡钙钛矿太阳能电池的SnI2·(DMSO)x加合物

2023年11月3日上午9:21 • 头条, 干货, 顶刊 • 阅读 13

当代薄膜光伏 (PV) 材料包含稀缺 (CIGS) 或受管制的元素（CdTe和铅基钙钛矿），这一事实可能会限制这些新兴光伏技术的发展。卤化锡钙钛矿使用的材料不如主流钙钛矿太阳能电池中使用的铅 (Pb) 严格控制。

然而，即使是当今最好的卤化锡钙钛矿薄膜也存在载流子扩散长度有限和薄膜形态差的问题。

在此，上海科技大学宁志军教授等人设计了一种合成路线，在二甲基亚砜 (DMSO)中使金属Sn和I₂进行原位反应，该反应生成高度配位的SnI₂·(DMSO)_x加合物可以很好地分散在前体溶液中。加合物引导面外晶体取向，并在多晶钙钛矿薄膜中实现更均匀的结构。

图1. 钙钛矿结晶动力学表征

与参考薄膜中的210±20 nm相比，这种方法将卤化锡钙钛矿的电子扩散长度提高到 290±20 nm，制造的锡卤化物钙钛矿太阳能电池的功率转换效率为 14.6%（经独立实验室认证）。

该电池的性能优于现有的基于地球丰富且不含重金属的无机活性层薄膜太阳能电池，例如基于非晶硅、Cu₂ZnSn(S/Se)₄和Sb₂(S/Se)₃的薄膜太阳能电池。与之前性能最佳的认证卤化锡钙钛矿太阳能电池相比，这表示增加了约 20%。

图2. 钙钛矿设备的性能

One-Step Synthesis of SnI₂·(DMSO)_x Adducts for High-Performance Tin Perovskite Solar Cells. Journal of the American Chemical Society. 2021. DOI: 10.1021/jacs.1c03032

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宁志军JACS: 一步合成高性能锡钙钛矿太阳能电池的SnI2·(DMSO)x加合物

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