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Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿作为铅基钙钛矿的无铅替代品备受关注，但其太阳能电池的效率和开路电压仍显著低于理论预期。
本研究苏黎世应用科技大学Wolfgang Tress等人通过温度依赖性光伏外量子效率（EQE）、开路电压（Voc）及光致发光（PL）测试，揭示了尾态对器件性能的关键影响。光谱分析显示，材料中存在强烈的温度依赖性Urbach能量，表明高度动态无序特性。
研究发现，在低温下激子吸收产生的电流成为限制因素（激活能0.15eV），而电荷提取过程与PL猝灭直接相关，且PL信号并非源自自由激子对。通过温度依赖性开路电压分析，推导出材料带隙为2.0eV，与PL峰值吻合，但尾态激发会导致Voc降低和不可猝灭的发光。该研究为优化Cs₂AgBiBr₆基太阳能电池提供了重要理论依据。
研究亮点
- 尾态效应的首次系统性研究
：首次通过温度依赖性表征技术，揭示了Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿中尾态对光伏性能的抑制作用，为理解无铅钙钛矿效率瓶颈提供了新视角。
- 动态无序的直接证据
：通过Urbach能量分析，量化了材料中原子排列的动态无序程度，解释了其与载流子迁移率的内在关联。
- 电荷提取与发光的竞争机制
：发现PL猝灭与电荷提取效率呈正相关，表明尾态导致的非辐射复合是器件效率损失的主因，为材料改性指明方向。
F. Ebadi, K. Meraji, M. A. Torre Cachafeiro, F. Wolf, M. T. Sirtl, T. Bein, W. Tress, Effects of Tail States in Cs2AgBiBr6 Double Perovskites on Solar Cell Performance: A Temperature-Dependent Study of Photovoltaic External Quantum Efficiency, Open-Circuit Voltage, and Luminescence. Adv. Energy Mater. 2025, 2500758.
https://doi.org/10.1002/aenm.202500758
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