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Carboxylic Acid-Assisted Synthesis of Tin(II) Iodide: Key for Stable Large-Area Lead-Free Perovskite Solar Cells
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-08-22 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c02027 Wiktor Żuraw 1, 2, 3 , Dominik Kubicki 4 , Robert Kudrawiec 1 , Łukasz Przypis 1, 2, 3
ACS Energy Letters ( IF 19.3 ) Pub Date : 2024-08-22 , DOI: 10.1021/acsenergylett.4c02027 Wiktor Żuraw 1, 2, 3 , Dominik Kubicki 4 , Robert Kudrawiec 1 , Łukasz Przypis 1, 2, 3
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Despite significant progress in tin-based perovskites, the development of stable and high-performance tin-based perovskite solar cells (TPSCs) remains a challenge. In this pursuit, a multitude of strategies have been explored, encompassing the use of reducing agents, antioxidants, bulky cations, and customized solvent systems. We propose an improved approach for synthesizing SnI2 from elemental tin and iodine. Here, we generate tin nanoparticles grafted with a carboxylic acid in situ from tin powder–carboxylic acid-assisted synthesis (CAAS). This methodology not only improves the synthesis process of SnI2 but also enhances precursor stability against oxidation. We use 119Sn MAS NMR to study the atomic-level structure of the resulting FASnI3 thin films and find that the CAAS approach leads to highly pure and unoxidized material. We report remarkable reproducibility in fabricating large-area (1 cm2) flexible TPSCs with significant improvement in open-circuit voltage leading to the champion device showing a power conversion efficiency of 8.35%.
中文翻译:
羧酸辅助合成碘化锡(II):稳定大面积无铅钙钛矿太阳能电池的关键
尽管锡基钙钛矿领域取得了重大进展,但稳定、高性能的锡基钙钛矿太阳能电池(TPSC)的开发仍然是一个挑战。在这一追求中,人们探索了多种策略,包括使用还原剂、抗氧化剂、大体积阳离子和定制的溶剂系统。我们提出了一种从元素锡和碘合成 SnI 2 的改进方法。在这里,我们通过锡粉-羧酸辅助合成(CAAS)原位生成了接枝有羧酸的锡纳米粒子。该方法不仅改进了SnI 2的合成工艺,而且增强了前体的抗氧化稳定性。我们使用119 Sn MAS NMR 研究所得 FASnI 3薄膜的原子级结构,发现 CAAS 方法可产生高纯度且未氧化的材料。我们报告了在制造大面积(1 cm 2 )柔性TPSC方面具有显着的可重复性,开路电压显着提高,导致冠军器件的功率转换效率达到8.35%。
更新日期:2024-08-22
中文翻译:
羧酸辅助合成碘化锡(II):稳定大面积无铅钙钛矿太阳能电池的关键
尽管锡基钙钛矿领域取得了重大进展,但稳定、高性能的锡基钙钛矿太阳能电池(TPSC)的开发仍然是一个挑战。在这一追求中,人们探索了多种策略,包括使用还原剂、抗氧化剂、大体积阳离子和定制的溶剂系统。我们提出了一种从元素锡和碘合成 SnI 2 的改进方法。在这里,我们通过锡粉-羧酸辅助合成(CAAS)原位生成了接枝有羧酸的锡纳米粒子。该方法不仅改进了SnI 2的合成工艺,而且增强了前体的抗氧化稳定性。我们使用119 Sn MAS NMR 研究所得 FASnI 3薄膜的原子级结构,发现 CAAS 方法可产生高纯度且未氧化的材料。我们报告了在制造大面积(1 cm 2 )柔性TPSC方面具有显着的可重复性,开路电压显着提高,导致冠军器件的功率转换效率达到8.35%。