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寧志軍JACS: 一步合成高性能錫鈣鈦礦太陽能電池的SnI2·(DMSO)x加合物

當(dāng)代薄膜光伏 (PV) 材料包含稀缺 (CIGS) 或受管制的元素（CdTe和鉛基鈣鈦礦），這一事實(shí)可能會(huì)限制這些新興光伏技術(shù)的發(fā)展。鹵化錫鈣鈦礦使用的材料不如主流鈣鈦礦太陽能電池中使用的鉛 (Pb) 嚴(yán)格控制。

然而，即使是當(dāng)今最好的鹵化錫鈣鈦礦薄膜也存在載流子擴(kuò)散長度有限和薄膜形態(tài)差的問題。

在此，上海科技大學(xué)寧志軍教授等人設(shè)計(jì)了一種合成路線，在二甲基亞砜 (DMSO)中使金屬Sn和I₂進(jìn)行原位反應(yīng)，該反應(yīng)生成高度配位的SnI₂·(DMSO)_x加合物可以很好地分散在前體溶液中。加合物引導(dǎo)面外晶體取向，并在多晶鈣鈦礦薄膜中實(shí)現(xiàn)更均勻的結(jié)構(gòu)。

圖1. 鈣鈦礦結(jié)晶動(dòng)力學(xué)表征

與參考薄膜中的210±20 nm相比，這種方法將鹵化錫鈣鈦礦的電子擴(kuò)散長度提高到 290±20 nm，制造的錫鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率為 14.6%（經(jīng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證）。

該電池的性能優(yōu)于現(xiàn)有的基于地球豐富且不含重金屬的無機(jī)活性層薄膜太陽能電池，例如基于非晶硅、Cu₂ZnSn(S/Se)₄和Sb_2?(S/Se)₃的薄膜太陽能電池。與之前性能最佳的認(rèn)證鹵化錫鈣鈦礦太陽能電池相比，這表示增加了約 20%。

圖2. 鈣鈦礦設(shè)備的性能

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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