Sn(IV)フリーの錫ペロブスカイト膜は、前駆体溶液のin situ Sn(0)ナノ粒子処理により実現された

Sn(IV)-free tin perovskite films realized by in situ Sn(0) nanoparticle treatment of the precursor solution.

• Tomoya Nakamura
• Shinya Yakumaru
• Minh Anh Truong
• Kyusun Kim
• Jiewei Liu
• Shuaifeng Hu
• Kento Otsuka
• Ruito Hashimoto
• Richard Murdey
• Takahiro Sasamori
• Hyung Do Kim
• Hideo Ohkita
• Taketo Handa
• Yoshihiko Kanemitsu
• Atsushi Wakamiya

抄録

ペロブスカイト鉛の毒性は、ペロブスカイト型太陽電池の商業化を妨げるものである。錫ペロブスカイトは有望な代替材料であるが、錫(II)から錫(IV)への酸化が容易であるため、欠陥密度が高く、結果として太陽電池の効率が低下する。ここでは、前駆体溶液中のスズ(0)ナノ粒子がスズ(IV)の不純物を除去できることを示し、この処理により、強力なフォトルミネッセンスと長い崩壊寿命を持つスズ(IV)フリーのペロブスカイト膜が効果的に得られることを実証した。これらのナノ粒子は、前駆体溶液中に既に存在するフッ化スズ(II)添加剤とジヒドロピラジン誘導体の選択的反応によって生成される。このナノ粒子処理を用いることで、スズベースの太陽電池の電力変換効率は11.5%に達し、開回路電圧は0.76Vである。私たちのナノ粒子処理は、スズペロブスカイト膜の純度と電気的性能を向上させるシンプルで広範囲に有効な方法です。

The toxicity of lead perovskite hampers the commercialization of perovskite-based photovoltaics. While tin perovskite is a promising alternative, the facile oxidation of tin(II) to tin(IV) causes a high density of defects, resulting in lower solar cell efficiencies. Here, we show that tin(0) nanoparticles in the precursor solution can scavenge tin(IV) impurities, and demonstrate that this treatment leads to effectively tin(IV)-free perovskite films with strong photoluminescence and prolonged decay lifetimes. These nanoparticles are generated by the selective reaction of a dihydropyrazine derivative with the tin(II) fluoride additive already present in the precursor solution. Using this nanoparticle treatment, the power conversion efficiency of tin-based solar cells reaches 11.5%, with an open-circuit voltage of 0.76 V. Our nanoparticle treatment is a simple and broadly effective method that improves the purity and electrical performance of tin perovskite films.