Anomales Bandlückenverhalten in gemischten Sn- und Pb-Perowskiten ermöglicht die Erweiterung des Absorptionsspektrums in Solarzellen

Perowskit-basierte Solarzellen wurden kürzlich an die Spitze der Forschung und Entwicklung von Dünnschicht-PV-Technologien katapultiert, aufgrund ihres Potenzials für hohe Energieumwandlungseffizienzen und der einfachen Herstellung. Zwei Arten von generischen Perowskitverbindungen wurden bei der Zellfertigung verwendet: entweder Pb- oder Sn-basiert. Hier beschreiben wir die Leistung von Perowskit-Solarzellen, die auf legierten Perowskit-Festkörperlösungen von Methylammoniumzinniodid und dessen Bleianalog (CH3NH3Sn(1-x)Pb(x)I3) basieren. Wir nutzen die Tatsache, dass die Energiebänder der gemischten Pb/Sn-Verbindungen keinen linearen Trend (das Vegardsche Gesetz) zwischen diesen beiden Extremen von 1,55 und 1,35 eV folgen, sondern eine engere Bandlücke (<1,3 eV) aufweisen, wodurch die Lichtabsorption in den nahen Infrarotbereich (~1.050 nm) erweitert wird. Eine Reihe von lösungsverarbeiteten Festkörper-Photovoltaikgeräten unter Verwendung einer Mischung aus organischem Spiro-OMeTAD/Lithiumbis(trifluormethylsulfonyl)imid/Pyridin-Zusätzen als Lochtransportmaterial wurden hergestellt und in Abhängigkeit vom Verhältnis von Sn zu Pb untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass CH3NH3Sn(0,5)Pb(0,5)I3 die größte Lichtabsorption und die höchste Kurzschluss-Photostromdichte von ~20 mA cm(-2) aufweist (unter simuliertem vollem Sonnenlicht von 100 mW cm(-2) erhalten).