鉛の潜在的なチェックメイト有機金属ハライドペロブスカイト中のビスマス、構造、特性、応用

A Potential Checkmate to Lead: Bismuth in Organometal Halide Perovskites, Structure, Properties, and Applications.

• Sanam Attique
• Nasir Ali
• Shahid Ali
• Rabia Khatoon
• Na Li
• Amir Khesro
• Sajid Rauf
• Shikuan Yang
• Huizhen Wu

抄録

様々な光電子応用における有機鉛-ハロゲン化物ペロブスカイト(PVK)の顕著な光電子特性と優れた性能は、科学的な注目を集めている。しかし、これらの化合物に含まれる有毒な鉛の存在は、人間の健康を脅かすものであり、その実用化に向けての大きな懸念材料となっています。この問題に対処するために、多くの非毒性の代替物質が報告されています。これらの代替品の中で、ビスマス系PVKは、類似の光電子特性と環境安定性の高さから、有望な代替品として浮上してきた。本研究では、鉛代替物質について簡単に説明し、ビスマス系ペロブスカイトの構造,光電子特性,応用の観点から包括的に検討した。鉛の毒性について簡単に説明し、周期表から可能なPb代替物質を精査する。その後、様々なBi系ペロブスカイトの分類と結晶構造について詳しく説明する。また、Bi系ペロブスカイトの詳細な光電子特性についても説明し、その光電子応用についても紹介する。また、デバイス特性（すなわち、充填率、FF、電力変換効率、PCE）、作製方法、デバイスアーキテクチャ、動作安定性とともに、全体的な光起電力アプリケーションについてもまとめている。最後に結論として、簡単な見通しを示し、バイオベース光電子デバイスの将来の進歩を妨げる課題を浮き彫りにし、将来の方向性を示唆している。

The remarkable optoelectronic properties and considerable performance of the organo lead-halide perovskites (PVKs) in various optoelectronic applications grasp tremendous scientific attention. However, the existence of the toxic lead in these compounds is threatening human health and remains a major concern in the way of their commercialization. To address this issue, numerous nontoxic alternatives have been reported. Among these alternatives, bismuth-based PVKs have emerged as a promising substitute because of similar optoelectronic properties and extended environmental stability. This work communicates briefly about the possible lead-alternatives and explores bismuth-based perovskites comprehensively, in terms of their structures, optoelectronic properties, and applications. A brief description of lead-toxification is provided and the possible Pb-alternatives from the periodic table are scrutinized. Then, the classification and crystal structures of various Bi-based perovskites are elaborated on. Detailed optoelectronic properties of Bi-based perovskites are also described and their optoelectronic applications are abridged. The overall photovoltaic applications along with device characteristics (i.e., , , fill factor, FF, and power conversion efficiency, PCE), fabrication method, device architecture, and operational stability are also summarized. Finally, a conclusion is drawn where a brief outlook highlights the challenges that hamper the future progress of Bi-based optoelectronic devices and suggestions for future directions are provided.

© 2020 The Authors. Published by WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.