AEL：無(wú)DMSO錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中離子損失的最小化

盡管鉛基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光電性能，但其內(nèi)部存在的可移動(dòng)離子所導(dǎo)致的不穩(wěn)定性以及潛在的毒性問(wèn)題是其商業(yè)化進(jìn)程中的兩大障礙。錫基鈣鈦礦作為一種環(huán)境友好的替代材料，被認(rèn)為具有更小的離子誘導(dǎo)不穩(wěn)定性，但目前尚缺乏系統(tǒng)研究。

本文德國(guó)波茨坦大學(xué)Felix Lang、柏林亥姆霍茲材料與能源中心Artem Musiienko和Antonio Abate等人系統(tǒng)研究了錫基鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中可移動(dòng)離子的性質(zhì)，量化了其離子損失，并與鉛基及鉛錫混合器件進(jìn)行了對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)，采用無(wú)DMSO工藝制備的純錫基鈣鈦礦樣品的離子密度比鉛基鈣鈦礦低10倍以上，且離子損失極低。純錫基樣品在持續(xù)光照下表現(xiàn)出最低的離子相關(guān)損失，并保持了優(yōu)異的器件與薄膜穩(wěn)定性。

本工作深化了對(duì)錫基器件中離子遷移現(xiàn)象的理解，為開(kāi)發(fā)具有抑制離子遷移特性的創(chuàng)新性、穩(wěn)定性薄膜太陽(yáng)能電池開(kāi)辟了新路徑。

研究亮點(diǎn)：

1. 極低離子密度與損失：無(wú)DMSO工藝制備的純錫鈣鈦礦（FASnI3）離子密度低至2.2×1016 cm-3，比鉛基鈣鈦礦低近10倍，離子損失幾乎為零。

2. 高穩(wěn)定性表現(xiàn)：無(wú)DMSO錫基器件在最大功率點(diǎn)追蹤下實(shí)現(xiàn)T80約600小時(shí)，遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)含DMSO錫基及鉛基器件。

3. 離子遷移機(jī)制解析：通過(guò)溫度依賴(lài)性測(cè)試揭示錫空位主導(dǎo)的離子遷移機(jī)制，無(wú)DMSO工藝有效抑制了錫氧化與離子遷移。

Minimizing Ionic Losses in DMSO-Free Tin-Based Perovskite Solar Cells

Paria Forozi Sowmeeh, Shengnan Zuo, Chiara Frasca, Biruk Alebachew Seid, Sercan Ozen, Wentao Liu, Mahmoud Hussein Aldamasy, Yuan Zhang, Fengshuo Zu, Norbert Koch, Martin Stolterfoht, Antonio Abate, Artem Musiienko, and Felix Lang

ACS Energy Letters 0, 10

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02675

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02675

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