二氧化錫(IV)是鈣鈦礦器件高穩(wěn)定電子傳輸層試劑,呈白色至淺灰色納米粉末,電子遷移率高,適配 n-i-p/p-i-n 構(gòu)型,抗酸腐蝕且穩(wěn)定性強(qiáng),還可用于PeLED與深紫外探測(cè)器,多規(guī)格包裝適配不同需求。二氧化錫(IV)在陶瓷工業(yè)中用作顏料,也可用作拋光粉。它可用于可燃?xì)怏w傳感器。在氧化芳香族化合物以制備羧酸和酸酐時(shí),它還可與氧化釩一起用作催化劑。此外,它還用于檢測(cè)痕量一氧化碳的傳感器中。
二氧化錫(SnO?)作為高純度(AR,99.5%)無機(jī)金屬氧化物,是鈣鈦礦光伏(PSC)、發(fā)光二極管(PeLED)等科研場(chǎng)景的核心功能材料,核心優(yōu)勢(shì)源于高電子遷移率、優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性及寬禁帶特性,可適配電子傳輸層(ETL)、界面修飾、缺陷鈍化等關(guān)鍵環(huán)節(jié),解決傳統(tǒng)傳輸層材料(如 TiO?)的穩(wěn)定性與效率瓶頸。
一、核心優(yōu)勢(shì):高電子傳輸性能與適配性
高電子遷移率,提升載流子提取效率
SnO? 電子遷移率達(dá) 100-200 cm2/(V?s),遠(yuǎn)高于傳統(tǒng) TiO?(1-10 cm2/(V?s))與 ZnO(20-50 cm2/(V?s)),能快速提取鈣鈦礦層產(chǎn)生的光生電子,減少電子 - 空穴對(duì)復(fù)合。
99.5% 高純度可避免雜質(zhì)(如 Fe3?、Cu2?)引入載流子復(fù)合中心,搭配低溫制備工藝(溶液法退火溫度僅 150-200℃,低于 TiO?的 450℃),可在柔性基底(如 PET)上制備高性能 ETL,適配柔性鈣鈦礦器件科研方向。
寬禁帶匹配,減少光吸收損耗
SnO? 禁帶寬度約 3.6-3.8 eV,僅吸收紫外光(<350 nm),對(duì)可見光(400-800 nm)完全透明,可避免傳統(tǒng) TiO?(禁帶 3.2 eV,吸收部分近紫外光)導(dǎo)致的光損耗。
作為 ETL 時(shí),其光學(xué)透明性可提升鈣鈦礦層的光利用率,使 PSC 短路電流密度(Jsc)提升 5%-10%,基于 SnO? ETL 的單節(jié) PSC 光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)在科研中已突破 26%,接近理論極限。
二、化學(xué)穩(wěn)定性:抗腐蝕與長(zhǎng)壽命保障
耐酸堿腐蝕,適配多組分鈣鈦礦
SnO? 化學(xué)惰性強(qiáng),在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液(含 HI、HBr 等酸性組分)與后續(xù)封裝過程中,不發(fā)生溶解或化學(xué)反應(yīng),可穩(wěn)定適配甲脒鉛碘(FAPbI?)、銫鉛碘(CsPbI?)等多組分鈣鈦礦體系。
對(duì)比 ZnO(易被鈣鈦礦中的 I?腐蝕生成 ZnI?),SnO? 與鈣鈦礦界面的穩(wěn)定性可使器件在空氣環(huán)境(濕度 50%)中儲(chǔ)存壽命延長(zhǎng) 3-5 倍,為鈣鈦礦長(zhǎng)期穩(wěn)定性科研提供關(guān)鍵支撐。
抑制離子遷移,緩解器件衰減
SnO? 晶格結(jié)構(gòu)致密,可形成物理屏障,抑制鈣鈦礦中 I?、Pb2?等離子在電場(chǎng)與熱應(yīng)力下的遷移,減少界面離子積累導(dǎo)致的 “J-V 滯后” 現(xiàn)象。
科研數(shù)據(jù)顯示:基于 SnO? ETL 的 PSC,在 85℃熱應(yīng)力測(cè)試中,1000 小時(shí)后效率保留率達(dá) 85% 以上,遠(yuǎn)高于 TiO?基器件(約 60%),為鈣鈦礦熱穩(wěn)定性機(jī)制研究提供理想載體。
三、功能拓展性:多場(chǎng)景適配與工藝靈活
界面修飾與缺陷鈍化,優(yōu)化器件性能
高純度 SnO? 納米顆??赏ㄟ^溶液旋涂、噴霧熱解等方式,在鈣鈦礦 / ETL 界面形成致密薄膜,同時(shí)其表面羥基(-OH)可與鈣鈦礦表面未配位的 Pb2?結(jié)合,鈍化界面缺陷,減少非輻射復(fù)合。
科研中通過 SnO? 界面修飾,可使 PSC 填充因子(FF)從 75% 提升至 82% 以上,開路電壓(Voc)提升 50-100 mV,為鈣鈦礦界面工程研究提供高效修飾材料。
適配疊層電池,拓展應(yīng)用場(chǎng)景
作為寬禁帶鈣鈦礦頂電池的 ETL,SnO? 可與硅底電池、銅銦鎵硒(CIGS)電池匹配,構(gòu)建鈣鈦礦 / 硅疊層電池。其高電子遷移率與透明性可減少頂電池的串聯(lián)電阻,使疊層電池總 PCE 在科研中突破 33%,接近晶硅電池理論極限(29.4%)。
同時(shí),SnO? 可作為 PeLED 的電子注入層,其高電子傳輸效率可提升器件發(fā)光亮度與外量子效率(EQE),為鈣鈦礦光電器件多場(chǎng)景研究提供基礎(chǔ)。
總結(jié)
SnO?(AR,99.5%)憑借 “高電子遷移率 + 優(yōu)異穩(wěn)定性 + 多場(chǎng)景適配性”,成為鈣鈦礦科研領(lǐng)域的核心材料,尤其在高效 PSC 開發(fā)、柔性 / 疊層器件研究及長(zhǎng)期穩(wěn)定性機(jī)制探索中不可或缺。相比傳統(tǒng) ETL 材料,其低溫制備特性與抗腐蝕能力更適配前沿科研需求,為鈣鈦礦從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
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