На основе олова перовскита солнечных элементами являются особым типом перовскита солнечного элемента , где свинец замещен оловом . Он имеет структуру перовскита на основе олова (ASnX 3 ), где «A» представляет собой катион 1+, а «X» представляет собой одновалентный анион галогена . Трииодид метиламмония олова (CH 3 NH 3 SnI 3 ) имеет ширину запрещенной зоны 1,2–1,3 эВ, а трииодид формамидиния олова имеет ширину запрещенной зоны 1,4 эВ.
Перовскитные солнечные элементы на основе олова все еще находятся в стадии исследований, и о них относительно мало публикаций по сравнению с их аналогами, перовскитными солнечными элементами на основе свинца . Это в основном связано с нестабильностью степени окисления олова 2+ (Sn 2+ ) в иодиде метиламмония (CH 3 NH 3 SnI 3 ), который может быть легко окислен до более стабильного Sn 4+ , [1] приводя к до процесса, называемого самодопированием [2], где Sn 4+ действует как p-легирующая примесь, что приводит к снижению эффективности солнечного элемента.
Сообщается, что максимальная эффективность солнечных элементов составляет 6,4% для метиламмония иодида олова (CH 3 NH 3 SnI 3 ), [3] 5,73% для CH 3 NH 3 SnIBr 2 , [4] 2,02% для CsSnI 3 . [5] и выше 9% для formamidinium олова трииодида (CH (NH 2 ) 2 SnI 3 ). [6] [7]
Основные преимущества перовскитных солнечных элементов на основе олова заключаются в том, что они не содержат свинца и могут помочь в дальнейшей настройке ширины запрещенной зоны активного слоя. Использование перовскитных солнечных элементов на основе свинца в крупномасштабных приложениях вызывает экологические проблемы; [8] [9] одна из таких проблем заключается в том, что, поскольку материал растворим в воде, а свинец очень токсичен, любое загрязнение от поврежденных солнечных элементов может вызвать серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой. [10] [11]
Несмотря на ранее сообщенную низкую эффективность, трийодид формамидиния и олова может быть многообещающим, потому что, применяемый в виде тонкой пленки, он, по-видимому, может превысить предел Шокли – Кейссера , допуская захват горячих электронов , что может значительно повысить эффективность. [12]
Ссылки [ править ]
- ^ Ли, SJ, и др., "Изготовление эффективных солнечных элементов перовскита иодида формамидиния олова с помощью комплекса SnF2-пиразина". Журнал Американского химического общества , 2016 г. 14.
- ^ Takahashi, Y., и др., "Перенос заряда в перовските иодид олова CH3NH3SnI3: происхождение высокой проводимости". Dalton Transactions , 2011. 40 (20): стр. 5563 – p-5568.
- ^ Ноэль, Н.К. и др., "Бессвинцовые органические неорганические перовскиты на основе галогенида олова для фотоэлектрических применений". Энергетика и экология, 2014. 7 (9): стр. 3061–3068.
- ^ Хао, Ф. и др., "Бессвинцовые твердотельные органо-неорганические галогенидные перовскитные солнечные элементы". Nature Photonics , 2014. 8 (6): стр. 489–494.
- ^ Кумар, М. Х. и др., "Бессвинцовые галогенидные перовскитные солнечные элементы с высокими фототоками, реализованными посредством модуляции вакансий". Advanced Materials , 2014. 26 (41): pp. 7122–7127.
- ^ Shuyan Шао, Цзянь Лю, Джузеппе Portale, Хун-Хуа Fang, Graeme Р. Блейк, Герт Х. десять Бринк, Л. Ян Антон Костер, Мария Антуанетта Лой (2018). «Гибридные перовскитные солнечные элементы на основе Sn с высокой воспроизводимостью и эффективностью 9%» . Современные энергетические материалы . 8 (4): 1702019. DOI : 10.1002 / aenm.201702019 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Efat Jokar, Cheng-Hsun Chien, Cheng-Min Tsai, Amir Fathi и Eric Wei-Guang Diau, "Прочные оловянные перовскитные солнечные элементы с гибридными органическими катионами для достижения эффективности, приближающейся к 10%" Adv. Мат. 1804835 (2018) DOI: 10.1002 / adma.201804835.
- ^ Эспиноза, Н., и др., "Раствор и осажденные из паров свинцовые солнечные элементы из перовскита: Экотоксичность с точки зрения оценки жизненного цикла". Материалы солнечной энергии и солнечные элементы , 2015. 137: стр. 303–310.
- ^ Чжан, Дж. И др., "Оценка жизненного цикла технологии солнечных элементов из перовскита титана для устойчивого проектирования и производства". ChemSusChem , 2015. 8 (22): с. 3882–3891.
- ^ Benmessaoud, IR, et al., "Опасности для здоровья перовскитов на основе йодида метиламмония: исследования цитотоксичности". Токсикологические исследования , 2016.
- ^ Бабайигит, А., и др., "Оценка токсичности перовскитных солнечных элементов на основе свинца и олова в модельном организме Danio rerio". Научные отчеты , 2016. 6: с. 18721.
- ^ Фанг, Хун-Хуа; Аджокаце, Самсон; Шао, Шуянь; Даже, Джеки; Лой, Мария Антониетта (16 января 2018 г.). «Долгоживущее световое излучение горячих носителей и большой синий сдвиг в перовскитах трииодида формамидиния и олова» . Nature Communications . 9 (243): 243. Bibcode : 2018NatCo ... 9..243F . DOI : 10.1038 / s41467-017-02684-ш . PMC 5770436 . PMID 29339814 .
