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Integrated 4-Terminal All-Inorganic Perovskite Tandem Solar Cell with Open-Circuit Voltage Exceeding 2.1 V for Water Splitting
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-10-31 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02262
Qiang Sun 1 , Zhiguo Zhang 1 , Tao Zhang 1 , Yao Feng 1 , Anjie Gu 1 , Haixuan Yu 1 , Miaomiao Zhang 1 , Xiao Li Zhang 2 , Jun Zhu 3 , Yan Shen 1 , Mingkui Wang 1, 4
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2022-10-31 , DOI: 10.1021/acsenergylett.2c02262
Qiang Sun 1 , Zhiguo Zhang 1 , Tao Zhang 1 , Yao Feng 1 , Anjie Gu 1 , Haixuan Yu 1 , Miaomiao Zhang 1 , Xiao Li Zhang 2 , Jun Zhu 3 , Yan Shen 1 , Mingkui Wang 1, 4
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This work reports on Sn-Pb binary metal inorganic perovskites as narrow-bandgap absorbers for integrated 4-terminal all-inorganic perovskite tandem solar cells (TSCs). A series of Sn-Pb binary metal CsPb1–xSnxI3-yBry inorganic perovskites with tunable bandgaps ranging from 1.28 to 1.45 eV were synthesized through tuning the Sn-Pb and I-Br contents. The TSC device using a narrow-bandgap CsPb0.5Sn0.5I2.7Br0.3 bottom cell with a wide-bandgap semi-transparent CsPbI1.5Br1.5 top cell achieved a remarkable power conversion efficiency over 18% and a high open-circuit voltage (VOC) of 2.13 V, a very attractive feature for solar fuel production. To the best of our knowledge, this is the first trial of TSCs entirely made of all-inorganic perovskite absorbers, and also the record VOC achieved among double-junction TSCs based on integration of narrow- and wide-bandgap perovskite absorbers so far. Using this novel all-inorganic perovskite TSC in conjunction with a water-splitting system employing Pt/C for hydrogen evolution reaction and Fe/Ni foam for oxygen evolution reaction in alkaline electrolyte, we achieved an unprecedented solar-to-hydrogen efficiency over 13% under standard illumination test conditions.
中文翻译:
集成四端全无机钙钛矿叠层太阳能电池,开路电压超过 2.1 V 用于分解水
这项工作报告了 Sn-Pb 二元金属无机钙钛矿作为集成 4 端全无机钙钛矿串联太阳能电池 (TSC) 的窄带隙吸收剂。通过调节 Sn-Pb 和 I-Br 的含量,合成了一系列具有 1.28 至 1.45 eV 可调带隙的 Sn-Pb 二元金属CsPb 1– x Sn x I 3- y Br y无机钙钛矿。使用窄带隙 CsPb 0.5 Sn 0.5 I 2.7 Br 0.3底部电池和宽带隙半透明 CsPbI 1.5 Br 1.5的 TSC 器件top cell 实现了超过 18% 的卓越功率转换效率和 2.13 V 的高开路电压 ( V OC ),这对于太阳能燃料生产来说是一个非常有吸引力的特性。据我们所知,这是完全由全无机钙钛矿吸收剂制成的 TSC 的首次试验,也是迄今为止基于窄带隙和宽带隙钙钛矿吸收剂集成的双结 TSC 所取得的V OC记录。将这种新型全无机钙钛矿 TSC 与采用 Pt/C 用于析氢反应和 Fe/Ni 泡沫用于碱性电解液中的析氧反应的水分解系统相结合,我们实现了前所未有的超过 13% 的太阳能制氢效率在标准照明测试条件下。
更新日期:2022-10-31
中文翻译:

集成四端全无机钙钛矿叠层太阳能电池,开路电压超过 2.1 V 用于分解水
这项工作报告了 Sn-Pb 二元金属无机钙钛矿作为集成 4 端全无机钙钛矿串联太阳能电池 (TSC) 的窄带隙吸收剂。通过调节 Sn-Pb 和 I-Br 的含量,合成了一系列具有 1.28 至 1.45 eV 可调带隙的 Sn-Pb 二元金属CsPb 1– x Sn x I 3- y Br y无机钙钛矿。使用窄带隙 CsPb 0.5 Sn 0.5 I 2.7 Br 0.3底部电池和宽带隙半透明 CsPbI 1.5 Br 1.5的 TSC 器件top cell 实现了超过 18% 的卓越功率转换效率和 2.13 V 的高开路电压 ( V OC ),这对于太阳能燃料生产来说是一个非常有吸引力的特性。据我们所知,这是完全由全无机钙钛矿吸收剂制成的 TSC 的首次试验,也是迄今为止基于窄带隙和宽带隙钙钛矿吸收剂集成的双结 TSC 所取得的V OC记录。将这种新型全无机钙钛矿 TSC 与采用 Pt/C 用于析氢反应和 Fe/Ni 泡沫用于碱性电解液中的析氧反应的水分解系统相结合,我们实现了前所未有的超过 13% 的太阳能制氢效率在标准照明测试条件下。