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锡碘化物钙钛矿中混合阳离子（胍、甲脒和苯乙胺）如何影响其载流子动力学及太阳能电池特性

DOI：10.1021/acs.jpclett.0c00686 期刊：The Journal of Physical Chemistry Letters 出版年份：2020 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 尽管近期无铅锡碘化物钙钛矿（ASnI3）太阳能电池备受关注，但混合A位阳离子的作用尚未完全阐明。本研究通过时间分辨微波电导率（TRMC）技术，报道了有机A位阳离子（胍盐GA、甲脒FA和苯乙胺PEA）三元混合对电池性能及载流子动力学的影响。(GAxFA1?x)0.9PEA0.1SnI3在x=0.15时达到最大光电转换效率7.90%，且随GA含量增加效率急剧下降。值得注意的是，无论是否含空穴传输层，我们对ASnI3的TRMC测量结果与器件表现趋势一致。分析表明，晶粒中GA阳离子位置导致的电子迁移率变化显著影响PCE。该研究揭示了混合A位阳离子的作用机制，为锡基钙钛矿太阳能电池的进一步发展指明了方向。
作者： Eita Nakanishi，Ryosuke Nishikubo，Atsushi Wakamiya，Akinori Saeki
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究有机A位阳离子（胍基，GA；甲脒，FA；和苯乙胺，PEA）三元混合对锡碘化物钙钛矿太阳能电池性能及载流子动力学的影响。

研究成果

在锡碘化物钙钛矿中，GA、FA和PEA的三元混合显著影响太阳能电池性能，其中最佳组分(GA0.15FA0.85)0.9PEA0.1SnI3实现了7.90%的最高光电转换效率(PCE)。时间分辨微波电导(TRMC)测量表明，受GA阳离子在晶粒中位置影响的电子迁移率对PCE起决定性作用。本研究揭示了混合A位阳离子的作用，并为锡基钙钛矿太阳能电池的进一步发展提供了方向。

研究不足

该研究的局限性在于锡基钙钛矿中Sn2?固有的不稳定性，其易氧化为Sn??，导致电子捕获和二极管电路短路。此外，光电转换效率（PCE）值仍低于铅基钙钛矿，表明材料稳定性和器件结构仍有改进空间。

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