Photophysics of lead-free tin halide perovskite films and solar cells
Source abstract
Abstract
The last five years have seen very active research in the field of environmentally friendly lead-free perovskite solar cells. Tin halide perovskites are certainly one of the most promising alternatives to lead-based perovskites, while the performance of present tin-based perovskite solar cells is still relatively low. Nevertheless, recent experiments on thin films with improved quality have indicated that tin halide perovskites can, in principle, provide a high device performance. In this Perspective, we summarize recent progress in the understanding of the fundamental photophysics of tin halide perovskite thin films. To identify the reason for the low performance of present devices, we discuss the energy loss mechanisms in solar cell structures from the viewpoint of photocarrier dynamics.
Source: crossref · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Perovskite Materials and Applications · Chalcogenide Semiconductor Thin Films · Quantum Dots Synthesis And Properties
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Institute for Chemical Research, Kyoto University , Uji, Kyoto 611-0011, Japan
Funding
Japan Society for the Promotion of Science · Core Research for Evolutional Science and Technology · Advanced Low Carbon Technology Research and Development Program
References (99)
Show source-provided references
1. J. Chem. Phys. · 1987 · 87 · 637310.1063/1.453467 ↗
2. Chem. Rev. · 2016 · 116 · 455810.1021/acs.chemrev.5b00715 ↗
3. Ogawa · 1995 · 288
4. Appl. Phys. Lett. · 1994 · 65 · 67610.1063/1.112265 ↗
5. Solid State Commun. · 1998 · 105 · 25310.1016/s0038-1098(97)10085-0 ↗
6. J. Am. Chem. Soc. · 2009 · 131 · 605010.1021/ja809598r ↗
7. Science · 2012 · 338 · 64310.1126/science.1228604 ↗
8. Sci. Rep. · 2012 · 2 · 59110.1038/srep00591 ↗
9. J. Mater. Chem. C · 2017 · 5 · 342710.1039/c7tc00669a ↗
10. Jpn. J. Appl. Phys. · 2018 · 57 · 09010110.7567/jjap.57.090101 ↗
11. J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 1161010.1021/ja506624n ↗
12. Phys. Rev. Appl. · 2014 · 2 · 03400710.1103/physrevapplied.2.034007 ↗
13. J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 142110.1021/jz5005285 ↗
14. Nano Lett. · 2016 · 16 · 80010.1021/acs.nanolett.5b04884 ↗
15. Phys. Rev. Appl. · 2017 · 7 · 01400110.1103/physrevapplied.7.014001 ↗
16. Nat. Photonics · 2018 · 12 · 35510.1038/s41566-018-0154-z ↗
17. J. Am. Chem. Soc. · 2015 · 137 · 1045610.1021/jacs.5b04503 ↗
18. Adv. Electron. Mater. · 2016 · 2 · 150029010.1002/aelm.201500290 ↗
19. Science · 2016 · 351 · 143010.1126/science.aaf1168 ↗
20. Nat. Commun. · 2017 · 8 · 1441710.1038/ncomms14417 ↗
21. Phys. Rev. Lett. · 2018 · 120 · 05740410.1103/physrevlett.120.057404 ↗
22. Nat. Nanotechnol. · 2014 · 9 · 68710.1038/nnano.2014.149 ↗
23. Nature · 2018 · 562 · 24510.1038/s41586-018-0575-3 ↗
24. Nature · 2018 · 562 · 24910.1038/s41586-018-0576-2 ↗
25. Nat. Photonics · 2016 · 10 · 11510.1038/nphoton.2015.243 ↗
26. Phys. Rev. Mater. · 2019 · 3 · 02460110.1103/physrevmaterials.3.024601 ↗
27. APL Mater. · 2019 · 7 · 04110710.1063/1.5090935 ↗
28. Adv. Opt. Mater. · 2018 · 6 · 170136610.1002/adom.201701366 ↗
29. Nat. Photonics · 2014 · 8 · 48910.1038/nphoton.2014.82 ↗
30. Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 306110.1039/c4ee01076k ↗
31. Adv. Mater. · 2014 · 26 · 712210.1002/adma.201401991 ↗
32. J. Mater. Chem. A · 2015 · 3 · 1499610.1039/c5ta00190k ↗
33. J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 213810.1021/jacs.5b13294 ↗
34. Chem. - A Eur. J. · 2016 · 22 · 260510.1002/chem.201505055 ↗
35. J. Mater. Chem. A · 2019 · 7 · 558310.1039/c8ta11227d ↗
36. J. Mater. Chem. A · 2015 · 3 · 2382910.1039/c5ta05741h ↗
37. Adv. Mater. · 2018 · 30 · 180454710.1002/adma.201804547 ↗
38. Adv. Mater. · 2019 · 31 · 180483510.1002/adma.201804835 ↗
39. Prog. Photovoltaics Res. Appl. · 2019 · 27 · 310.1002/pip.3102 ↗
40. Nature · 2019 · 567 · 51110.1038/s41586-019-1036-3 ↗
41. Nat. Photonics · 2019 · 13 · 46010.1038/s41566-019-0398-2 ↗
42. Ber. Dtsch. Chem. Ges., Ser. A, B · 1927 · 60 · 126310.1002/cber.19270600550 ↗
43. Acta Crystallogr. Sect., B Struct. Sci. · 2008 · 64 · 70210.1107/s0108768108032734 ↗
44. Sci. Adv. · 2019 · 5 · eaav069310.1126/sciadv.aav0693 ↗
45. Nano Lett. · 2013 · 13 · 176410.1021/nl400349b ↗
46. Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 198910.1039/c5ee03874j ↗
47. Science · 2016 · 354 · 20610.1126/science.aah5557 ↗
48. Nat. Mater. · 2014 · 13 · 47610.1038/nmat3911 ↗
49. Nat. Mater. · 2015 · 14 · 63610.1038/nmat4271 ↗
50. Adv. Mater. · 2018 · 30 · 180370310.1002/adma.201803703 ↗
51. Appl. Phys. Express · 2017 · 10 · 10240110.7567/apex.10.102401 ↗
52. J. Appl. Phys. · 1961 · 32 · 51010.1063/1.1736034 ↗
53. Opt. Express · 2016 · 24 · A74010.1364/oe.24.00a740 ↗
54. IEEE J. Photovoltaics · 2012 · 2 · 30310.1109/jphotov.2012.2198434 ↗
55. Energy Environ. Sci. · 2014 · 7 · 98210.1039/c3ee43822h ↗
56. J. Am. Chem. Soc. · 2014 · 136 · 809410.1021/ja5033259 ↗
57. Adv. Mater. · 2017 · 29 · 160474410.1002/adma.201604744 ↗
58. Science · 2016 · 354 · 86110.1126/science.aaf9717 ↗
59. J. Am. Chem. Soc. · 2017 · 139 · 1111710.1021/jacs.7b04981 ↗
60. J. Phys. Chem. Lett. · 2015 · 6 · 350310.1021/acs.jpclett.5b01738 ↗
61. Chem. Mater. · 2018 · 30 · 392010.1021/acs.chemmater.8b01695 ↗
62. J. Phys. Chem. Lett. · 2015 · 6 · 346610.1021/acs.jpclett.5b01406 ↗
63. J. Phys. Chem. C · 2017 · 121 · 1615810.1021/acs.jpcc.7b06199 ↗
64. Appl. Phys. Express · 2014 · 7 · 03230210.7567/apex.7.032302 ↗
65. Sci. Rep. · 2014 · 4 · 446710.1038/srep04467 ↗
66. Nanoscale · 2016 · 8 · 631710.1039/c5nr05435d ↗
67. Phys. Rev. Appl. · 2016 · 5 · 01401210.1103/physrevapplied.5.014012 ↗
68. J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 103510.1021/jz500279b ↗
69. J. Phys. Chem. Lett. · 2019 · 10 · 136810.1021/acs.jpclett.9b00138 ↗
70. IEEE J. Photovoltaics · 2015 · 5 · 40110.1109/jphotov.2014.2364115 ↗
71. J. Phys. Chem. Lett. · 2015 · 6 · 48210.1021/jz5026596 ↗
72. J. Phys. Chem. Lett. · 2016 · 7 · 490510.1021/acs.jpclett.6b02432 ↗
73. Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1175510.1038/ncomms11755 ↗
74. ACS Nano · 2016 · 10 · 636310.1021/acsnano.6b02734 ↗
75. Phys. Rev. Lett. · 2018 · 121 · 14550610.1103/physrevlett.121.145506 ↗
76. J. Phys. Chem. Lett. · 2014 · 5 · 130010.1021/jz500434p ↗
77. ECS J. Solid State Sci. Technol. · 2018 · 7 · R310210.1149/2.0151801jss ↗
78. Bull. Chem. Soc. Jpn. · 2017 · 90 · 112910.1246/bcsj.20170208 ↗
79. Nat. Phys. · 2015 · 11 · 58210.1038/nphys3357 ↗
80. Energy Environ. Sci. · 2016 · 9 · 96210.1039/c5ee03435c ↗
81. Science · 2013 · 342 · 34110.1126/science.1243982 ↗
82. Science · 2015 · 347 · 96710.1126/science.aaa5760 ↗
83. Appl. Phys. Lett. · 2017 · 111 · 12190510.1063/1.4989970 ↗
84. J. Phys. Chem. Lett. · 2016 · 7 · 132110.1021/acs.jpclett.6b00322 ↗
85. Phys. Status Solidi Appl. Mater. Sci. · 2017 · 214 · 160079610.1002/pssa.201600796 ↗
86. J. Am. Chem. Soc. · 2015 · 137 · 1144510.1021/jacs.5b06658 ↗
87. J. Phys. Chem. Lett. · 2016 · 7 · 77610.1021/acs.jpclett.6b00118 ↗
88. J. Mater. Chem. A · 2017 · 5 · 1151810.1039/c7ta00929a ↗
89. Adv. Mater. · 2018 · 30 · 170380010.1002/adma.201703800 ↗
90. Nat. Mater. · 2014 · 13 · 89710.1038/nmat4014 ↗
91. Adv. Mater. · 2016 · 28 · 933310.1002/adma.201602992 ↗
92. J. Mater. Chem. C · 2017 · 5 · 112110.1039/c6tc05069g ↗
93. ACS Omega · 2017 · 2 · 701610.1021/acsomega.7b01292 ↗
94. Angew. Chem., Int. Ed. · 2018 · 57 · 1322110.1002/anie.201808385 ↗
95. Sci. Rep. · 2018 · 8 · 1170410.1038/s41598-018-30208-z ↗
96. Dalt. Trans. · 2011 · 40 · 556310.1039/c0dt01601b ↗
97. J. Solid State Chem. · 2013 · 205 · 3910.1016/j.jssc.2013.07.008 ↗
98. J. Am. Chem. Soc. · 2016 · 138 · 397410.1021/jacs.6b00142 ↗
99. Adv. Mater. · 2018 · 30 · 180450610.1002/adma.201804506 ↗