前駆体溶液のin situ Sn(0)ナノ粒子処理により実現されたSn(IV)フリーのスズペロブスカイト薄膜

鉛ペロブスカイトの毒性は、ペロブスカイト太陽電池の実用化を妨げている。スズペロブスカイトは有望な代替材料であるものの、スズ(II)からスズ(IV)への酸化が容易に起こるため高密度の欠陥が生じ、太陽電池効率の低下を招く。本研究では、前駆体溶液中のスズ(0)ナノ粒子がスズ(IV)不純物をスカベンジできることを示し、この処理により強いフォトルミネッセンスと長期化した減衰寿命を有する実質的にスズ(IV)を含まないペロブスカイト膜が得られることを実証する。これらのナノ粒子は、前駆体溶液中にすでに存在するフッ化スズ(II)添加剤とジヒドロピラジン誘導体との選択的反応によって生成される。このナノ粒子処理を用いることで、スズ系太陽電池のエネルギー変換効率は11.5%に達し、開放電圧は0.76 Vとなった。本ナノ粒子処理は、スズペロブスカイト膜の純度と電気的性能を向上させる、簡便で広く有効な手法である。