Fluoridchemie in Zinn‐Halogenid‐Perowskiten

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 SnII zu SnIV. Die herkömmlichen Verfahren verwenden SnF2 in der Perowskit-Vorläuferlösung, um die Bildung von SnIV 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 SnIV gegenüber SnII, 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 SnIV 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.