Fluoridchemie in Zinn‐Halogenid‐Perowskiten. (24th July 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Pascual, Jorge; Flatken, Marion; Félix, Roberto; Li, Guixiang; Turren‐Cruz, Silver‐Hamill; Aldamasy, Mahmoud H.; Hartmann, Claudia; Li, Meng; Di Girolamo, Diego; Nasti, Giuseppe; Hüsam, Elif; Wilks, Regan G.; Dallmann, André; Bär, Marcus; Hoell, Armin; Abate, Antonio
• Is Part Of: Angewandte Chemie. Volume 133:Number 39(2021)
• Page Start: 21753
• Page End: 21762
• Publication Date: 2021-07-24
• Subjects: bleifreie Systeme -- Perowskit-Solarzellen -- Zinnfluorid -- Zinn-Halogenid-Perowskite -- Zinnoxidation; Chemistry -- Periodicals; 540
• DOI: 10.1002/ange.202107599
• Languages: English
• ISSNs: 0044-8249

Abstract

Abstract: Zinn ist der Top‐Favorit für den Ersatz von giftigem Blei in Perowskit‐Solarzellen. Allerdings kommt es dabei verstärkt zu der unerwünschten Oxidation von Sn II zu Sn IV . Die herkömmlichen Verfahren verwenden SnF2 in der Perowskit‐Vorläuferlösung, um die Bildung von Sn IV zu verhindern. Dennoch bleibt der Wirkmechanismus des Additivs unklar. Um diesen eingehender zu erläutern, untersuchen wir die Fluoridchemie in Zinn‐Halogenid‐Perowskiten mit einander ergänzenden Analyseverfahren. NMR‐Spektroskopie der Vorläuferlösung offenbart eine stark bevorzugte Affinität der Fluoridanionen für Sn IV gegenüber Sn II, wodurch dieses selektiv als SnF4 komplexiert wird. Harte Röntgenphotoelektronenspektroskopie an Dünnschichten zeigt die geringere Bereitschaft von SnF4 gegenüber SnI4, in die Perowskit‐Struktur eingebaut zu werden und verhindert somit den Einschluss von Sn IV in der Dünnschicht. Abschließend offenbart Röntgen‐Kleinwinkelstreuung den starken Einfluss vom Fluorid auf die kolloidale Chemie der Vorläuferlösungen, der sich direkt auf die darauffolgende Kristallisation auswirkt. Abstract : Die Fluoridchemie in Zinn‐Halogenid‐Perowskiten optimiert deren Kristallisationsprozess. Fluoridanionen koordinieren und entfernen somit selektiv Sn IV und beeinflussen die kolloidalen Eigenschaften in Lösung. Der in dieser Studie vorgestellte Funktionsmechanismus von SnF2 unterstreicht die Bedeutung der Lösungschemie für die Kontrolle der Kristallisation und Sn II ‐Oxidation in Zinn‐Halogenid‐Perowskiten.