逆ペロブスカイト太陽電池は効率23.9%、高耐久性を実現

米国とカナダの科学者グループは、ペロブスカイト太陽電池の表面不動態化を改善するためにルイス塩基分子を使用しました。研究チームは、高い開放電圧と優れた安定性レベルを備えたデバイスを製造しました。

米国とカナダの研究チームが逆ペロブスカイトを作製した太陽電池表面不動態化にルイス塩基分子を使用します。ルイス塩基は一般に、ペロブスカイト太陽研究においてペロブスカイト層の表面欠陥を不動態化するために使用されます。これは、エネルギー準位の整列、界面再結合反応速度、ヒステリシス挙動、および動作の安定性にプラスの効果をもたらします。

「電気陰性度に反比例するルイス塩基性は、結合エネルギーと界面と粒界の安定化を決定すると期待されている」と科学者らは述べ、この分子は細胞層間に強力な結合を作り出すのに非常に効率的であることが証明されたと指摘した。インターフェースレベル。「2つの電子供与原子を持つルイス塩基分子は、界面と接地境界を結合して架橋する可能性があり、ペロブスカイト太陽電池の接着力を強化し、機械的靭性を強化する可能性をもたらします。」

研究者らは、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン(DPPP)として知られるジホスフィン・ルイス塩基分子を使用して、細胞の吸収層で使用するために最も有望なハロゲン化物ペロブスカイトの1つであるFAPbI3として知られるホルムアミジニウムヨウ化鉛を不動態化した。

彼らは、酸化ニッケル(II) (NiOx) からなる DPPP ドープ正孔輸送層 ​​(HTL) 上にペロブスカイト層を堆積しました。彼らは、一部の DPPP 分子がペロブスカイト/NiOx 界面とペロブスカイト表面領域の両方で再溶解および偏析し、ペロブスカイト膜の結晶性が向上したことを観察しました。彼らは、このステップにより、機械的ペロブスカイト/NiOx 界面の靭性。

研究者らは、ガラスと酸化スズ（FTO）でできた基板、NiOxをベースにしたHTL、層を備えたセルを構築した。メチル置換カルバゾール正孔輸送層としての (Me-4PACz)、ペロブスカイト層、ヨウ化フェネチルアンモニウム (PEAI) の薄層、バックミンスターフラーレン (C60) からなる電子輸送層、酸化スズ(IV) (SnO2) バッファ層、および銀（Ag）製の金属接点。

研究チームは、DPPPをドープした太陽電池の性能を、処理を行わなかった参照デバイスと比較した。ドープされたセルは、24.5% の電力変換効率、1.16 V の開回路電圧、および 82% の曲線因子を達成しました。アンドープのデバイスは、効率 22.6%、開路電圧 1.11 V、曲線因子 79% に達しました。

「曲線因子と開路電圧の改善により、DPPP 処理後の NiOx /ペロブスカイト前面界面の欠陥密度の減少が確認されました」と科学者らは述べています。

研究者らはまた、電力変換を達成する活性面積1.05cm2のドープセルも構築した。最大23.9%の効率1,500 時間後も劣化は見られませんでした。

研究者の Chongwen Li 氏は、「DPPP を使用すると、周囲条件下、つまり追加の加熱なしで、セルの全体的な電力変換効率が約 3,500 時間高い状態を維持しました」と述べています。「これまでに文献で発表されているペロブスカイト太陽電池は、1,500 ～ 2,000 時間後に効率が大幅に低下する傾向にあったため、これは大きな改善です。」

最近 DPPP 技術の特許を申請したこのグループは、「細胞のためのルイス塩基分子の合理的設計」でこのセル技術を発表しました。安定かつ効率的な逆ペロブスカイト太陽電池」が最近サイエンス誌に掲載されました。このチームには、カナダのトロント大学の学者に加え、米国のトレド大学、ワシントン大学、ノースウェスタン大学の科学者も含まれています。