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ΣLab@HKUST
中国香港科技大学先进半导体研究室(ΣLab: www.alvinyzhou.com) 致力于半导体技术变革，从基础材料学及跨学科的多维视角，在钙钛矿等新型半导体领域开展应用基础研究
引言
近年来，锡基卤化物钙钛矿太阳能电池在光电转换效率方面取得了显著进展，其光电转换效率已超过15%。与铅基钙钛矿相比，锡基钙钛矿具有更小的光学带隙，能够在更宽的可见光光谱范围内实现光电转化。然而，锡基钙钛矿面临着更复杂的缺陷行为。首先，二价锡在空气中极易氧化成四价锡，形成锡空位，随着锡空位浓度的增加，晶格结构的稳定性将受到影响，进而对光电性能产生负面影响。此外，锡空位的形成引起的晶格畸变，迫使碘离子在电场或光照刺激下发生迁移，形成碘空位。而碘空位的聚集可以提高超氧离子的产率，加速钙钛矿在光、氧诱导下分解，对器件的长期运行构成危害。因此，抑制锡-碘缺陷对实现锡基卤化物钙钛矿太阳能电池长期稳定运行意义重大。
中国香港科技大学Yuanyuan Zhou(周圆圆)教授课题组与吉林大学王宁教授课题组合作，提出了一种基于酸性溶液中的氧化还原机制，通过稀有金属铕的掺杂成功实现对四价锡和碘单质的双向还原，缓解了锡基钙钛矿中的锡-碘缺陷。结合理论计算，证明了金属铕的引入改变了锡基钙钛矿晶格中[SnI6]4-八面体的几何结构和电子结构，有效降低了电荷沿无机八面体骨架转移的能量势垒。最终，金属铕掺杂的锡基卤化物钙钛矿太阳能电池表现出优异的光伏性能。这项工作开启了使用多种其他金属元素进行氧化还原金属掺杂的可能性，为进一步改进无铅钙钛矿太阳能电池和其他光电子器件性能开辟了广阔的研究空间。
该前沿工作以“Europium Redox Doping to Suppress Sn-I Defect Pairs in Sn Perovskite Photovoltaics”为题发表在Cell Press细胞出版社材料学旗舰期刊 Device。参与该研究工作的ΣLab成员是博士后郭鹏飞博士与博士生张雅岚同学。
