综述：无铅锡基卤化物钙钛矿光伏材料：结构稳定性、材料工程进展与商业化前景综述

《Nanomaterials》：Tin-Based Perovskite Solar Cells: Structural Fundamentals, Material Engineering, and Prospects for Lead-Free Photovoltaics

　　

摘要

锡基卤化物钙钛矿作为无铅材料之一，已成为下一代光伏技术中最具前景的材料类别之一。其优良的光电性能、窄带隙以及与ABX₃钙钛矿框架的结构兼容性，使其成为传统铅基吸光材料的可行替代品。本文综述了决定Sn基钙钛矿相稳定性和电子结构的基元结构原理，包括A位阳离子、卤化物组成、容忍因子以及八面体畸变的作用。近期在材料工程方面的进展——如有机添加剂辅助结晶、界面改性、前驱体化学优化以及二维/三维异质结的形成——显著提升了薄膜质量，降低了缺陷密度，并提高了器件性能。尽管取得了这些成就，仍存在挑战，特别是Sn²⁺自发氧化为Sn⁴⁺、结晶过程不可控以及运行稳定性有限等问题。本文详细讨论了稳定Sn²⁺氧化态、抑制自掺杂以及改善电荷传输的策略。综述还强调了锡作为一种可持续元素在可再生能源技术中的战略重要性，并概述了全球锡资源情况，为未来光伏部署提供参考。总体而言，锡基钙钛矿代表了实现环境友好、高效率太阳能电池的一条富有吸引力的技术路径，持续的研究有望加速其从实验室材料向商业化技术的转变。