دانشگاه پیام نور فصلنامه علمی اپتوالکترونیک 2783-1752 مقالات آماده انتشار 2026 01 05 Influence of Precursor Concentration and Annealing Temperature on the Structural and Optical Properties of Tin Iodide (SnI2) Thin Film for Lead-Free Perovskite Solar Cells بررسی اثر غلظت و دمای بازپخت بر ویژگی‌های ساختاری و اپتیکی لایه‌ نازک یدید قلع (SnI2) به‌عنوان پیش‌ماده سلول‌های خورشیدی پروسکایتی بدون سرب 12555 10.30473/jphys.2026.76370.1266 FA حجت امراللهی بیوکی دانشکده فیزیک- دانشگاه یزد Journal Article 2025 11 05 Considering the environmental challenges arising from lead toxicity and the poor stability of conventional perovskite solar cells, the development of eco-friendly perovskite alternatives has become a major research priority. In this study, simultaneously investigate the effects of precursor solution concentration and post-deposition annealing temperature on the structural, morphological, and optical properties of spin-coated tin(II) iodide (SnI2) thin films, used as a precursor for lead-free perovskite solar cells. Scanning electron microscopy (SEM) analysis revealed that a precursor concentration of 375 mg/ml SnI2 in precursor solution and annealing at 100 °C provided optimal conditions for producing uniform films with densely packed grains (80–120 nm), controlled porosity, and a significant reduction in surface defects. In contrast, raising the annealing temperature to 150 °C induces thermal degradation and the formation of undesirable anisotropic oxide phases, ultimately reducing both optical and electronic performance. UV–vis spectroscopy confirmed strong absorption edge near 650 nm and the best optical performance was observed for films annealed at 100 °C. Tauc plot analysis determined a direct bandgap of 1.87 eV under optimal conditions accompanied by a reduced Urbach energy of 105 meV, indicating fewer defect states and improved crystallinity. Photoluminescence (PL) spectra further suggested enhanced charge transport and suppressed nonradiative recombination for optimized annealed films. These improvements in morphology and optoelectronic quality make SnI2 thin films annealed at 100 °C as a promising candidate for high-efficiency, lead-free perovskite solar cells, offering a viable strategy to enhance both performance and stability in developing photovoltaic technology. با توجه به چالش‌های زیست‌محیطی ناشی از سمیت سرب و پایداری ضعیف در سلول‌های خورشیدی پروسکایتی متداول، توسعه جایگزین‌های غیرسمی به یکی از اولویت‌های تحقیقاتی تبدیل شده است. در این پژوهش بهینه‌سازی پارامترهای غلظت و دمای بازپخت بر ویژگی‌های ساختاری، ریخت‌شناسی و اپتیکی لایه‌های نازک یدید قلع (SnI₂)، به‌عنوان پیش‌ماده اصلی در سلول‌های پروسکایتی بدون سرب که به روش چرخشی لایه‌نشانی شده، مورد بررسی قرار گرفت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد غلظت mg/ml 375 و بازپخت در دمای °C 100 شرایط بهینه‌ای برای تشکیل لایه‌های یکنواخت با ‌دانه‌های متراکم (nm 120-80)، تخلخل کنترل‌شده و با کاهش نقص‌های سطحی است. در مقابل، افزایش دمای بازپخت تا °C 150 منجر به تخریب حرارتی، افت کیفیت لایه و ایجاد فازهای اکسیدی نامطلوب می‌شود که در نهایت بازده اپتیکی و الکترونی لایه را کاهش می‌دهد. طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش نشان داد لایه‌های SnI2 جذب مؤثری در محدوده طول‌موج نور مرئی با لبه جذب در حدود ۶۵۰ نانومتر دارد و بهترین عملکرد اپتیکی مربوط به لایه‌های بازپخت‌شده در C° ۱۰۰ است. محاسبات گاف انرژی، مقدار بهینه گاف مستقیم را 1.87eV به همراه کاهش انرژی اورباخ به 105meV در شرایط بهینه تعیین کرد که بیانگر کاهش نقص‌های سطحی و افزایش کیفیت بلورینگی است. نتایج طیف فوتولومینسانس نیز بهبود انتقال بار و کاهش بازترکیب غیرتابشی حامل‌های بار را برای لایه‌های SnI2 بازپخت شده در دمای °C 100 احتمال می‌دهد. این یافته‌ها لایه‌های SnI₂ بازپخت‌شده در °C 100 را به گزینه‌ای مناسب برای بهبود عملکرد و پایداری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی بدون سرب با بازده بالا معرفی می‌کند.