太陽電池アプリケーションの光吸収材料としての2Dホモログのペロフスキート

科学分野:

• 材料科学 材料科学とは
• 固体物理 固体物理学
• フォトボルトイカは,太陽光発電です.

背景:

• 二次元 (2D) ハリドペロブスキットは,光電子アプリケーションの新材料です.
• ペロブスキートの次元性と組成を制御することは,その性質を調整するために極めて重要です.
• 安定的かつ効率的な光吸収器の開発は,次世代の太陽電池の鍵です.

研究 の 目的:

• 式 (CH3(CH2) 3NH3) 2(CH3NH3) ((n-1) Pb(n) I(3n+1) の半導体2Dペロブスキート薄膜のシリーズを合成し,特徴づけました.
• ペロブスキート構造 (n値) とその光学および電子特性との関係を調査する.
• 固体太陽電池装置におけるこれらの2Dペロブスキットの性能を評価するために.

主な方法:

• 溶液処理を用いた2Dペロブスキート薄膜の製造.
• UV-Visスペクトロスコピーによるバンドギャップの決定を含む光学特性の特徴付け.
• 光発光スペクトロスコーピーは,光の放射特性を評価する.
• 2Dペロブスキートフィルムを組み込んだ固体太陽電池の製造と試験.
• 湿度曝露を含む環境条件下でのデバイスの安定性の評価.

主要な成果:

• 2Dペロブスキート (CH3 (((CH2) 3NH3) 2 (((CH3NH3) (((n-1) Pb (((n) I ((3n+1) (n = 1-4)) の同型系が成功して合成されました.
• バンドギャップは調節可能で,2.24 eV (n=1) から1.52 eV (n=∞) に低下し,強力な可視光吸収と室温光発光を有していました.
• 異常な自己組み立てにより,基板に垂直に向き合う[Pb{n}I{n}3n+1)]{n}-) 層で超高の表面覆いをもたらした.
• n=3化合物で製造された固体太陽電池は4.02%の電力変換効率を達成し,929mVのオープン回路電圧と9.42mA/cmのショート回路電流密度を達成しました.
• 太陽電池装置は,高湿度に長時間曝露した後に性能を維持しました.

結論:

• 合成された同類の2Dハリドペロブスキットは,安定的かつ効率的な光吸収材料を有望にしています.
• 調節可能な帯域のギャップと強力な光電子特性により,光伏アプリケーションに適しています.
• 観察された自己組み立てと層の垂直な向きは,高い表面覆面とデバイスの性能に貢献します.
• これらの材料は,頑丈で高性能な固体太陽電池の開発に有効な経路を提供します.