view in publisher's site

Comparative Intrinsic Thermal and Photochemical Stability of Sn(II) Complex Halides as Next-Generation Materials for Lead-Free Perovskite Solar Cells

Here, we present a systematic study of the thermal and photochemical degradation pathways for a series of complex tin-based halides ASnX3 (X = I, Br) with organic (CH3NH3+, H2NCHNH2+) and inorganic (Cs+) univalent A-site cations. Thin films of tin-based perovskites were exposed to continuous light soaking and/or thermal annealing in the dark under an inert atmosphere, which simulate pragmatic anoxic operation conditions of solar cells with the absorber layer isolated from the (re)action of oxygen and moisture by appropriate encapsulation. Using a set of complementary techniques such as optical spectroscopy, atomic force microscopy, X-ray diffraction, and X-ray photoelectron spectra, we have elucidated that hybrid tin halide perovskites undergo rapid thermal and light-induced degradation with the complete elimination of organic cations and the formation of some volatile decomposition products and Sn(IV) halide species. On the contrary, all-inorganic compositions comprising CsSnBr3 and, particularly, CsSnI3 showed a much superior thermal and photochemical stability with respect to both light and elevated temperatures. Unfortunately, all investigated complex tin halides suffer from heat- and light-induced Sn(II) disproportionation with the formation of Sn(IV) species and, presumably, metallic Sn0. This facile disproportionation and chemical degradation pathway reduces dramatically the intrinsic stability of Sn(II) complex halides and limits their potential for practical applications. While this problem can be addressed using additional stabilizing additives and crystal-lattice-engineering approaches, the analysis of the comprehensive sets of our results solidifies further rational design approaches for the development of lead-free absorbers for inorganic perovskite-based solar cells with enhanced stability for efficient and durable photovoltaic systems.

پایداری ذاتی Comparative و پایداری Photochemical of Sn (II)Complex به عنوان مواد نسل بعدی برای سلول‌های خورشیدی perovskite آزاد

در اینجا، ما یک مطالعه سیستماتیک از روش‌های تخریب حرارتی و فتوشیمیایی برای یک سری از هالید ها (X = I، Br)با آلی (CH۳NH۳ +، H۲NCHNH۲ +)و inorganic (سزیم +)univalent A ارایه می‌کنیم. لایه‌های نازک of بر پایه قلع در فضای تیره تحت یک اتمسفر خنثی قرار گرفتند، که شرایط عملیات anoxic واقع گرایانه سلول‌های خورشیدی را با لایه جذب‌کننده که از عمل مجدد اکسیژن و رطوبت به وسیله ریزکپسوله سازی مناسب ایزوله بودند را شبیه‌سازی می‌کند. با استفاده از مجموعه‌ای از تکنیک‌های مکمل نظیر طیف‌سنجی نوری، میکروسکوپ نیروی اتمی، پراش اشعه ایکس و طیف‌های فوتو الکترون اشعه ایکس، مشخص کردیم که قلع هالید های مرکب را با حذف کامل کاتیون‌های آلی و تشکیل برخی محصولات تجزیه و جوش Sn (IV)هر گونه تجزیه می‌کنند. بر عکس، ترکیبات غیر آلی شامل CsSnBr۳ و به ویژه، نشان‌دهنده پایداری گرمایی بسیار بالایی و فتوشیمیایی با توجه به هر دو درجه‌حرارت بالا و بالا است. متاسفانه، همه هالید ها قلع های پیچیده از گرما و Sn light (II)disproportionation با تشکیل گونه Sn (IV)و احتمالا، فلزی رنج می‌برند. این مسیر تخریب شیمیایی و تخریب شیمیایی آسان، پایداری درونی هالید های کمپلکس Sn O (II)را کاهش می‌دهد و پتانسیل آن‌ها برای کاربردهای عملی را محدود می‌سازد. در حالی که این مساله را می توان با استفاده از افزودنی‌های تثبیت کننده اضافی و رویکردهای مهندسی crystal - مهندسی مورد بررسی قرار داد، تحلیل مجموعه جامع نتایج ما روش‌های طراحی منطقی بیشتری را برای توسعه of سرب - محور برای سلول‌های خورشیدی مبتنی بر perovskite غیر آلی با ثبات افزایش‌یافته برای سیستم‌های فتوولتائیک کارآمد و پایدار، استوار می‌کند.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • ترجمه مقاله Surfaces, Coatings and Films
  • مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • ترجمه مقاله سطوح، روکش‌ها و لایه‌ها
  • مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • ترجمه مقاله Electronic, Optical and Magnetic Materials
  • مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • ترجمه مقاله مواد الکترونیک، نوری و مغناطیسی
  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • مقاله General Energy
  • ترجمه مقاله General Energy
  • مقاله انرژی عمومی
  • ترجمه مقاله انرژی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.