Optimizing Lead-Free Cs₂NaBiI₆ Perovskite Solar Cells via Mg²⁺ Doping: Enhanced Efficiency and Stability
Notice bibliographique
Résumé
Lead-free halide double perovskites are promising alternatives to toxic lead-based counterparts owing to their environmental stability and benign composition.Among these, iodide-based Cs₂NaBiI₆ has attracted attention due to its narrower bandgap (~1.6-1.8 eV) compared to bromide analogues such as Cs₂AgBiBr₆ (~2.0 eV), making it more suitable for solar harvesting.However, limited studies have addressed strategies to enhance its optoelectronic performance.In this work, we systematically investigate the effect of Mg²⁺ incorporation on the structural, morphological, optical, and photovoltaic properties of Cs₂NaBiI₆ thin films and devices.X-ray diffraction (XRD) and FE-SEM analyses reveal that moderate Mg²⁺ doping (3%) improves crystallinity and film compactness, leading to enhanced optical absorption and reduced bandgap (~1.65 eV).Photovoltaic measurements across 100 devices (25 per group) demonstrate a reproducible improvement in power conversion efficiency from 0.62% (pristine) to 1.22% (3% Mg²⁺), primarily due to increased short-circuit current density and fill factor.At higher doping (5%), performance degrades, consistent with structural disorder and morphological irregularities.Although the overall efficiency remains modest compared to Pb-based perovskites, Mg²⁺-doped Cs₂NaBiI₆ exhibits superior environmental stability and reproducibility, suggesting its potential for niche applications such as indoor photovoltaics and long-lifetime devices.These findings highlight the viability of cation doping as an effective approach to tune the optoelectronic properties of iodide-based lead-free double perovskites.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».