Published May 20, 2024 | Version v1
Publication Open

Anti-perovskites for Photovoltaics: Materials Development and Challenges

Creators

  • 1. Institute of Minerals and Materials Technology
  • 2. Council of Scientific and Industrial Research

Description

Abstract For the next-generation solar cells with excellent device efficiency and stability, designing advanced light absorber materials with exceptional optoelectronic properties is extremely crucial. Perovskites have attracted great attention due to their high-power conversion efficiency, and low fabrication cost. Eventhough perovskites achieved the highest efficiency of 25.7% within a decade, lead (Pb) toxicity is one of the main issues that needs to be addressed. Also, they are susceptible to degradation under ambient conditions. On the other hand, anti-perovskites, which are electronically inverted perovskites, possess structural flexibility, environmentally benign chemical composition, appropriate band gap and hence, have the capability to replace perovskites as the absorber layer for next-generation solar cells. Thus, a thorough assessment is urgently required to spark widespread concern in this family of compounds. Based on the current research progress, the potential of anti-perovskites in solar cell research is compiled in this study. The structural variety, optoelectronic characteristics, and uncharted territory of these compounds are covered in great detail. Finally, we have discussed the future research directions for the development of anti-perovskite materials for the next generation efficient and stable solar cells.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة بالنسبة للجيل القادم من الخلايا الشمسية ذات الكفاءة والاستقرار الممتازين للجهاز، فإن تصميم مواد امتصاص الضوء المتقدمة ذات الخصائص الإلكترونية البصرية الاستثنائية أمر بالغ الأهمية. اجتذبت البيروفسكايت اهتمامًا كبيرًا بسبب كفاءتها العالية في تحويل الطاقة، وانخفاض تكلفة التصنيع. على الرغم من أن البيروفسكايت حققت أعلى كفاءة بنسبة 25.7 ٪ خلال عقد من الزمان، إلا أن سمية الرصاص (الرصاص) هي واحدة من القضايا الرئيسية التي يجب معالجتها. كما أنها عرضة للتدهور في ظل الظروف المحيطة. من ناحية أخرى، تمتلك مضادات البيروفسكايت، وهي بيروفسكايت مقلوبة إلكترونيًا، مرونة هيكلية، وتكوين كيميائي حميد بيئيًا، وفجوة نطاق مناسبة، وبالتالي، لديها القدرة على استبدال البيروفسكايت كطبقة امتصاص للخلايا الشمسية من الجيل التالي. وبالتالي، هناك حاجة ماسة إلى إجراء تقييم شامل لإثارة قلق واسع النطاق في هذه العائلة من المركبات. بناءً على التقدم البحثي الحالي، تم تجميع إمكانات مضادات البيروفسكايت في أبحاث الخلايا الشمسية في هذه الدراسة. يتم تغطية التنوع الهيكلي والخصائص الإلكترونية البصرية والمنطقة المجهولة لهذه المركبات بتفصيل كبير. أخيرًا، ناقشنا اتجاهات البحث المستقبلية لتطوير مواد مضادة للبيروفسكايت للجيل القادم من الخلايا الشمسية الفعالة والمستقرة.

Translated Description (French)

Résumé Pour les cellules solaires de nouvelle génération avec une excellente efficacité et stabilité du dispositif, la conception de matériaux absorbants de lumière avancés avec des propriétés optoélectroniques exceptionnelles est extrêmement cruciale. Les pérovskites ont attiré une grande attention en raison de leur efficacité de conversion de haute puissance et de leur faible coût de fabrication. Bien que les pérovskites aient atteint la plus haute efficacité de 25,7 % en une décennie, la toxicité du plomb (Pb) est l'un des principaux problèmes à résoudre. En outre, ils sont susceptibles de se dégrader dans les conditions ambiantes. D'autre part, les anti-pérovskites, qui sont des pérovskites inversées électroniquement, possèdent une flexibilité structurelle, une composition chimique sans danger pour l'environnement, une bande interdite appropriée et, par conséquent, ont la capacité de remplacer les pérovskites en tant que couche absorbante pour les cellules solaires de prochaine génération. Ainsi, une évaluation approfondie est nécessaire de toute urgence pour susciter une préoccupation généralisée dans cette famille de composés. Sur la base des progrès de la recherche actuelle, le potentiel des anti-perovskites dans la recherche sur les cellules solaires est compilé dans cette étude. La variété structurelle, les caractéristiques optoélectroniques et le territoire inexploré de ces composés sont couverts en détail. Enfin, nous avons discuté des futures orientations de recherche pour le développement de matériaux anti-perovskite pour la prochaine génération de cellules solaires efficaces et stables.

Translated Description (Spanish)

Resumen Para las células solares de próxima generación con una excelente eficiencia y estabilidad del dispositivo, el diseño de materiales absorbedores de luz avanzados con propiedades optoelectrónicas excepcionales es extremadamente crucial. Las perovskitas han atraído una gran atención debido a su alta eficiencia de conversión de potencia y su bajo coste de fabricación. Aunque las perovskitas lograron la mayor eficiencia del 25,7% en una década, la toxicidad del plomo (Pb) es uno de los principales problemas que deben abordarse. Además, son susceptibles a la degradación en condiciones ambientales. Por otro lado, las antiperovskitas, que son perovskitas electrónicamente invertidas, poseen flexibilidad estructural, composición química ambientalmente benigna, banda prohibida apropiada y, por lo tanto, tienen la capacidad de reemplazar a las perovskitas como capa absorbente para las células solares de próxima generación. Por lo tanto, se requiere urgentemente una evaluación exhaustiva para despertar una preocupación generalizada en esta familia de compuestos. Con base en el progreso actual de la investigación, en este estudio se recopila el potencial de las antiperovskitas en la investigación de células solares. La variedad estructural, las características optoelectrónicas y el territorio inexplorado de estos compuestos están cubiertos con gran detalle. Finalmente, hemos discutido las futuras direcciones de investigación para el desarrollo de materiales anti-perovskita para la próxima generación de células solares eficientes y estables.

Files

pdf.pdf

Files (11.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:3b85befe1bc21f02c62d2a5194655b4e
11.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مضادات البيروفسكايت للخلايا الكهروضوئية: تطوير المواد والتحديات
Translated title (French)
Anti-perovskites pour le photovoltaïque : développement de matériaux et défis
Translated title (Spanish)
Antiperovskitas para fotovoltaica: Desarrollo de materiales y desafíos

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4398144598
DOI
10.1088/1361-6463/ad4daf

Is supplement to
https://openalex.org/W4310584159 (Other)
https://openalex.org/W4285018765 (Other)
https://openalex.org/W423694295 (Other)
https://openalex.org/W4200604214 (Other)
https://openalex.org/W3215507488 (Other)
https://openalex.org/W3127711405 (Other)
https://openalex.org/W3084866482 (Other)
https://openalex.org/W3025464888 (Other)
https://openalex.org/W2563948567 (Other)
https://openalex.org/W2506714002 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India