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Solution‐Processed Air‐Stable Copper Bismuth Iodide for Photovoltaics
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2018-07-26 , DOI: 10.1002/cssc.201800815 Zhaosheng Hu 1 , Zhen Wang 1 , Gaurav Kapil 1 , Tingli Ma 1 , Satoshi Iikubo 1 , Takashi Minemoto 2 , Kenji Yoshino 3 , Taro Toyoda 4 , Qing Shen 4 , Shuzi Hayase 1
ChemSusChem ( IF 7.5 ) Pub Date : 2018-07-26 , DOI: 10.1002/cssc.201800815 Zhaosheng Hu 1 , Zhen Wang 1 , Gaurav Kapil 1 , Tingli Ma 1 , Satoshi Iikubo 1 , Takashi Minemoto 2 , Kenji Yoshino 3 , Taro Toyoda 4 , Qing Shen 4 , Shuzi Hayase 1
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Bismuth‐based solar cells have been under intensive interest as an efficient non‐toxic absorber in photovoltaics. Within this new family of semiconductors, we herein report a new, long‐term stable copper bismuth iodide (CuBiI4). A solutionprocessed method under air atmosphere is used to prepare the material. The adopted HI‐assisted dimethylacetamide (DMA) co‐solvent can completely dissolve CuI and BiI3 powders with high concentration compared with other organic solvents. Moreover, the high vapor pressure of tributyl phosphate, selected for the solvent vapor annealing (SVA), enables complete low‐temperature (≤70 °C) film preparation, resulting in a stable, uniform, dense CuBiI4 film. The average grain size increases with the precursor concentration, greatly improving the photoluminescence lifetime and hall mobility; a carrier lifetime of 3.03 ns as well as an appreciable hall mobility of 110 cm2 V−1s−1 were obtained. XRD illustrates that the crystal structure is cubic (space group Fd3m) and favored in the [1 1 1] direction. Moreover, the photovoltaic performance of CuBiI4 was also investigated. A wide bandgap (2.67 eV) solar cell with 0.82 % power conversion efficiency is presented, which exhibits excellent long‐term stability over 1008 h under ambient conditions. This air‐stable material may give an application in future tandem solar cells as a stable short‐wavelength light absorber.
中文翻译：
光伏解决方案加工的空气稳定的碘化铜铋
铋系太阳能电池作为光伏中一种有效的无毒吸收剂受到了广泛的关注。在这个新的半导体家族中，我们在此报告了一种新的长期稳定的碘化铜铋（CuBiI 4）。在空气气氛下使用固溶处理的方法来制备材料。与其他有机溶剂相比，采用的HI辅助二甲基乙酰胺（DMA）共溶剂可以完全溶解高浓度的CuI和BiI 3粉末。此外，选择用于溶剂蒸气退火（SVA）的磷酸三丁酯的高蒸气压可实现完整的低温（≤70°C）薄膜制备，从而获得稳定，均匀，致密的CuBiI 4电影。平均晶粒尺寸随前驱物浓度的增加而增加，从而大大提高了光致发光寿命和霍尔迁移率；获得了3.03 ns的载流子寿命以及110 cm 2 V -1 s -1的可观霍尔迁移率。XRD表明晶体结构是立方的（空间群Fd 3 m）并且在[1 1 1]方向上是有利的。此外，CuBiI 4的光电性能还进行了调查。提出了具有0.82％功率转换效率的宽带隙（2.67 eV）太阳能电池，该电池在环境条件下在1008小时内具有出色的长期稳定性。这种稳定的材料可以作为稳定的短波长光吸收剂在未来的串联太阳能电池中得到应用。
更新日期：2018-07-26
中文翻译：
光伏解决方案加工的空气稳定的碘化铜铋
铋系太阳能电池作为光伏中一种有效的无毒吸收剂受到了广泛的关注。在这个新的半导体家族中，我们在此报告了一种新的长期稳定的碘化铜铋（CuBiI 4）。在空气气氛下使用固溶处理的方法来制备材料。与其他有机溶剂相比，采用的HI辅助二甲基乙酰胺（DMA）共溶剂可以完全溶解高浓度的CuI和BiI 3粉末。此外，选择用于溶剂蒸气退火（SVA）的磷酸三丁酯的高蒸气压可实现完整的低温（≤70°C）薄膜制备，从而获得稳定，均匀，致密的CuBiI 4电影。平均晶粒尺寸随前驱物浓度的增加而增加，从而大大提高了光致发光寿命和霍尔迁移率；获得了3.03 ns的载流子寿命以及110 cm 2 V -1 s -1的可观霍尔迁移率。XRD表明晶体结构是立方的（空间群Fd 3 m）并且在[1 1 1]方向上是有利的。此外，CuBiI 4的光电性能还进行了调查。提出了具有0.82％功率转换效率的宽带隙（2.67 eV）太阳能电池，该电池在环境条件下在1008小时内具有出色的长期稳定性。这种稳定的材料可以作为稳定的短波长光吸收剂在未来的串联太阳能电池中得到应用。
京公网安备 11010802027423号