锡基钙钛矿太阳电池的光电特性及器件优化研究

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金属卤化物钙钛矿(MHP)太阳电池在十年内功率转换效率从3.8%大幅提升至25.2%,潜力巨大。但Pb基钙钛矿材料会随着时间的推移而降解,其水溶性对环境、人类和其他物种构成严重威胁。锡基钙钛矿材料因其具有理想的带隙和高的载流子迁移率,目前达到12.4%的光电转换效率,在无铅钙钛矿材料中居于领先地位,归因于其相对较低的缺陷耐受性、快速结晶和氧化不稳定性。为了掌握这一快速发展领域的现状,基于Cite Space软件,对作者的产出和合作、锡基钙钛矿太阳电池的热点研究课题、重要参考文献和发展趋势进行了识别和可视化。发现主要研究领域是光学特性、3D-2D钙钛矿和钙钛矿太阳电池导带材料。混合有机金属卤化钙钛矿太阳电池和Cs Sn I3半导体是锡基钙钛矿太阳电池的新兴趋势。这项工作为分析过去十年锡基钙钛矿太阳电池发展的定量信息提供了一种新的可视化方法,可以帮助读者更有效地从大量文献中获得这一领域的关键点。锡基钙钛矿太阳电池有较高的能量转换效率,其相关研究不断发展,但分散的实验探究缺乏理论指导,进展缓慢。为了推动锡基钙钛矿太阳电池的进一步发展,我们初步利用Meta分析法系统研究了影响锡基钙钛矿太阳电池性能的相关因素。通过对采集的文献数据进行系统化处理分析,发现不同材料类型对器件的Voc(开路电压)影响较为显著。通过对比器件组成材料和制备工艺,还可以优化器件组合。然而,这种方法在钙钛矿材料领域的应用处于初步探索阶段,对相关数据搜集和实验影响因素分析不足,有待进一步改进。我们合成了T-MASn Br3(M=CH3NH3+)单晶,发现T-MASn Br3单晶的晶系和空间群分别为四方和P4/mmm,甲胺基团中的氮原子位置紊乱。通过Tauc图,得到T-MASn Br3SC的带隙为2.07 e V。在T-MASn Br3SC的稳态荧光光谱和时间分辨荧光光谱中分别观察到6个荧光峰,寿命长达10微秒。T-MASn Br3的载流子迁移率(电子)为321 cm~2/Vs。T-MASn Br3的ln(平方电阻)-1/T的函数为线型关系。活化能(Ea)为5421 J/mol。T-MASn Br3SC在473 K之前的稳定性很好。结果表明,T-MASn Br3有希望在温度传感器领域得到应用。
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