We report photovoltaic performances of all-solid state Sn/Pb halide-based perovskite solar cells. The cell has the following composition: F-doped SnO2 layered glass/compact titania layer/porous titania layer/CH3NH3SnxPb(1-x)I3/regioregular poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl). Sn halide perovskite itself did not show photovoltaic properties. Photovoltaic properties were observed when PbI2 was added in SnI2. The best performance was obtained by using CH3NH3Sn0.5Pb0.5I3 perovskite. 4.18% efficiency with open circuit voltage 0.42 V, fill factor 0.50, and short circuit current 20.04 mA/cm(2) are reported. The edge of the incident photon to current efficiency curve reached 1060 nm, which was 260 nm red-shifted compared with that of CH3NH3PbI3 perovskite solar cells.

Perovskite quantum dots (QDs) as a new type of colloidal nanocrystals have gained significant attention for both fundamental research and commercial applications owing to their appealing optoelectronic properties and excellent chemical processability. For their wide range of potential applications, synthesizing colloidal QDs with high crystal quality is of crucial importance. However, like most common QD systems such as CdSe and PbS, those reported perovskite QDs still suffer from a certain density of trapping defects, giving rise to detrimental nonradiative recombination centers and thus quenching luminescence. In this paper, we show that a high room-temperature photoluminescence quantum yield of up to 100% can be obtained in CsPbI3 perovskite QDs, signifying the achievement of almost complete elimination of the trapping defects. This is realized with our improved synthetic protocol that involves introducing organolead compound trioctylphosphine-PbI2 (TOP-PbI2) as the reactive precursor, which also leads to a significantly improved stability for the resulting CsPbI3 QD solutions. Ultrafast kinetic analysis with time-resolved transient absorption spectroscopy evidence the negligible electron or hole-trapping pathways in our QDs, which explains such a high quantum efficiency. We expect the successful synthesis of the "ideal" perovskite QDs will exert profound influence on their applications to both QD-based light-harvesting and -emitting devices.

Despite the similarities of the optoelectronic properties between tin halide and lead halide perovskites, the performance of tin perovskite solar cells (PSCs) is still far below that of lead PSCs with highest reported efficiency to date of around 10%. This is due to the chemical instability of tin halide perovskite crystals and the energy band levels mismatch between the perovskite and charge transport layers. In this work, tin halide PSCs with efficiency of more than 13% has been fabricated by regulating the A site cation to achieve a tolerance factor of nearly 1. The partial substitution of formamidinium cation with ethylammonium cation affords a more stable tin perovskite crystal and at the same time suppresses the trap density by as much as 1 order of magnitude. Furthermore, the more favourable energy levels of the EA-substituted tin perovskites enhanced the charge extraction process into the charge transport layers and thus reducing the charge carrier recombination. This work provides a proof that tin-halide PSCs has the potential to compete with more toxic lead-based PSCs, and hopefully will pave the future direction for fabricating more efficient and stable lead-free PSCs.

Organic–inorganic hybrid perovskite solar cells have demonstrated unprecedented high power conversion efficiencies in the past few years. Now, the universal instability of the perovskites has become the main barrier for this kind of solar cells to realize commercialization. This situation can be even worse for those tin-based perovskites, especially for CsSnI3, because upon exposure to ambient atmosphere the desired black orthorhombic phase CsSnI3 would promptly lose single crystallinity and degrade to the inactive yellow phase, followed by irreversible oxidation into metallic Cs2SnI6. By alloying CsSnI3 with CsPbI3, we herein report the synthesis of alloyed perovskite quantum dot (QD), CsSn1–xPbxI3, which not only can be phase-stable for months in purified colloidal solution but also remains intact even directly exposed to ambient air, far superior to both of its parent CsSnI3 and CsPbI3 QDs. Ultrafast transient absorption spectroscopy studies reveal that the photoexcited electrons in the alloyed QDs can be injected into TiO2 nanocrystals at a fast rate of 1.12 × 1011 s–1, which enables a high photocurrent generation in solar cells.

Lead-based perovskite solar cells have gained ground in recent years, showing efficiency as high as 20%, which is on par with that of silicon solar cells. However, the toxicity of lead makes it a nonideal candidate for use in solar cells. Alternatively, tin-based perovskites have been proposed because of their nontoxic nature and abundance. Unfortunately, these solar cells suffer from low efficiency and stability. Here, we propose a new type of perovskite material based on mixed tin and germanium. The material showed a band gap around 1.4-1.5 eV as measured from photoacoustic spectroscopy, which is ideal from the perspective of solar cells. In a solar cell device with inverted planar structure, pure tin perovskite solar cell showed a moderate efficiency of 3.31%. With 5% doping of germanium into the perovskite, the efficiency improved up to 4.48% (6.90% after 72 h) when measured in air without encapsulation.

Lead-free tin perovskite solar cells (PSCs) show the most promise to replace the more toxic lead-based perovskite solar cells. However, the efficiency is significantly less than that of lead-based PSCs as a result of low open-circuit voltage. This is due to the tendency of Sn2+ to oxidize into Sn4+ in the presence of air together with the formation of defects and traps caused by the fast crystallization of tin perovskite materials. Here, post-treatment of the tin perovskite layer with edamine Lewis base to suppress the recombination reaction in tin halide PSCs results in efficiencies higher than 10%, which is the highest reported efficiency to date for pure tin halide PSCs. The X-ray photoelectron spectroscopy data suggest that the recombination reaction originates from the nonstoichiometric Sn:I ratio rather than the Sn4+:Sn2+ ratio. The amine group in edamine bonded the undercoordinated tin, passivating the dangling bonds and defects, resulting in suppressed charge carrier recombination.

HOCO-R-NH3+I monolayer working as an anchor for perovskite (CH3NH3PbI3 (abbreviation: PEROVI3)) was inserted between the surface of porous metal oxide (titania or alumina) and the PEROVI3. Power conversion efficiency (PCE) of PEROVI3 solar cells increased from 8% to 10% after the HOCO-R-NH3+I– monolayer was inserted. Moreover, PCE of 12% was achieved for cells fabricated at optimized conditions. This increase in the efficiency was explained by retardation of charge recombination, and better PEROVI3 crystal growth, which improves PEROVI3 network on these porous metal oxides. It was proved that PEROVI3 crystal growth can be controlled by HOCO-R-NH3+I– on these porous metal oxides.

In photoelectrochemical (PEC) water splitting, semiconductor‐based photoelectrodes can improve reaction rates and durability by incorporating cocatalysts that serve as active sites for the water splitting process. However, achieving both high light transmittance and efficient catalytic activity is essential for these cocatalysts. This study aimed to optimize the surface loading of semitransparent NiFeOx thin‐film electrocatalysts to enhance the oxygen evolution reaction (OER) rates while maintaining high light transmittance. NiFeOx thin films were deposited on fluorine‐doped SnO2 (FTO) transparent conductive substrates, and the relationship between the NiFeOx loading amount (Γ) and the OER rate was examined using electrochemical techniques. The OER rate of NiFeOx on FTO (NiFeOx/FTO) was the highest at a Γ value of 0.20 μmol cm‐2. To further explore the connection between this optimized Γ and PEC activity, the impact of Γ on the PEC OER performance of visible‐light‐absorbing α‐Fe2O3 semitransparent photoanodes was evaluated as a model system. Applying the optimized Γ of NiFeOx to modify the α‐Fe2O3 surface also led to enhanced PEC OER performance. These findings highlight the critical role of surface design, specifically the optimization of cocatalyst loading and electrocatalytic activity, in improving PEC water splitting efficiency, providing valuable guidelines for future semitransparent photoelectrode development.