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Stabilized Wide Bandgap Perovskite Solar Cells by Tin Substitution
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2016-11-21 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03857 Zhibin Yang 1 , Adharsh Rajagopal 1 , Sae Byeok Jo 1 , Chu-Chen Chueh 1 , Spencer Williams 1 , Chun-Chih Huang 2 , John K. Katahara 2 , Hugh W. Hillhouse 2 , Alex K.-Y. Jen 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2016-11-21 00:00:00 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b03857 Zhibin Yang 1 , Adharsh Rajagopal 1 , Sae Byeok Jo 1 , Chu-Chen Chueh 1 , Spencer Williams 1 , Chun-Chih Huang 2 , John K. Katahara 2 , Hugh W. Hillhouse 2 , Alex K.-Y. Jen 1
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Wide bandgap MAPb(I1–yBry)3 perovskites show promising potential for application in tandem solar cells. However, unstable photovoltaic performance caused by phase segregation has been observed under illumination when y is above 0.2. Herein, we successfully demonstrate stabilization of the I/Br phase by partially replacing Pb2+ with Sn2+ and verify this stabilization with X-ray diffractometry and transient absorption spectroscopy. The resulting MAPb0.75Sn0.25(I1–yBry)3 perovskite solar cells show stable photovoltaic performance under continuous illumination. Among these cells, the one based on MAPb0.75Sn0.25(I0.4Br0.6)3 perovskite shows the highest efficiency of 12.59% with a bandgap of 1.73 eV, which make it a promising wide bandgap candidate for application in tandem solar cells. The engineering of internal bonding environment by partial Sn substitution is believed to be the main reason for making MAPb0.75Sn0.25(I1–yBry)3 perovskite less vulnerable to phase segregation during the photostriction under illumination. Therefore, this study establishes composition engineering of the metal site as a promising strategy to impart phase stability in hybrid perovskites under illumination.
中文翻译：
锡替代稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池
宽带隙MAPb（I 1- y Br y）3钙钛矿显示出有望用于串联太阳能电池的潜力。然而，当y大于0.2时，在光照下观察到由相分离引起的不稳定的光伏性能。本文中，我们通过用Sn 2+部分取代Pb 2+成功地证明了I / Br相的稳定，并通过X射线衍射和瞬态吸收光谱法验证了这种稳定。生成的MAPb 0.75 Sn 0.25（I 1 – y Br y）3钙钛矿太阳能电池在连续照明下显示出稳定的光伏性能。在这些电池中，一种基于MAPb 0.75 Sn 0.25（I 0.4 Br 0.6）3钙钛矿的电池以1.73 eV的带隙显示了最高的12.59％的效率，这使其成为在串联太阳能电池中应用的有希望的宽带隙候选者。据信，通过部分Sn取代进行内部键合环境的工程设计是制造MAPb 0.75 Sn 0.25（I 1- y Br y）3的主要原因钙钛矿在光照下在光解过程中不易发生相偏析。因此，本研究将金属位点的组成工程确定为在照明下赋予杂化钙钛矿相稳定性的一种有前途的策略。
更新日期：2016-11-21
中文翻译：
锡替代稳定的宽带隙钙钛矿太阳能电池
宽带隙MAPb（I 1- y Br y）3钙钛矿显示出有望用于串联太阳能电池的潜力。然而，当y大于0.2时，在光照下观察到由相分离引起的不稳定的光伏性能。本文中，我们通过用Sn 2+部分取代Pb 2+成功地证明了I / Br相的稳定，并通过X射线衍射和瞬态吸收光谱法验证了这种稳定。生成的MAPb 0.75 Sn 0.25（I 1 – y Br y）3钙钛矿太阳能电池在连续照明下显示出稳定的光伏性能。在这些电池中，一种基于MAPb 0.75 Sn 0.25（I 0.4 Br 0.6）3钙钛矿的电池以1.73 eV的带隙显示了最高的12.59％的效率，这使其成为在串联太阳能电池中应用的有希望的宽带隙候选者。据信，通过部分Sn取代进行内部键合环境的工程设计是制造MAPb 0.75 Sn 0.25（I 1- y Br y）3的主要原因钙钛矿在光照下在光解过程中不易发生相偏析。因此，本研究将金属位点的组成工程确定为在照明下赋予杂化钙钛矿相稳定性的一种有前途的策略。
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