ペロフスキート太陽電池は,大きな単一結晶粒子と垂直の大量ヘテロジャンクションに基づいて,ほぼ100%の内部量子効率を有する
Bin Yang1, Ondrej Dyck2, Jonathan Poplawsky1
1†Center for Nanophase Materials Sciences, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee 37831, United States.
Journal of the American Chemical Society
|July 10, 2015
まとめ
研究者らは,穀物境界 (GBs) を工学化することによって,ペロブスキート太陽電池を改善するための新しい方法を開発しました. この技術はエネルギー損失を削減し,より効率的な太陽エネルギー変換のための電力変換効率 (PCE) を高めます.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 再生可能エネルギーの再生可能エネルギー
- 半導体物理学 半導体物理学
背景:
- オルガノメタルハリドペロブスキットフィルムは,粒子の境界 (GBs),欠陥,トラップなどの不完全さに苦しんでいます.
- これらの不完全性は,非放射性再結合,エネルギー損失,太陽電池の電力変換効率 (PCE) の低下につながる.
研究 の 目的:
- 太陽電池アプリケーションのための強化された特性を持つペロブスキートフィルムの製造プロセスを開発する.
- GBsでの非放射性再結合を抑制し,キャリア収集を改善するために.
主な方法:
- 大量の単一結晶のペロブスキート粒子を育てるために,空気曝露と熱冷却を含む層次製造プロセス.
- Spiro-OMeTADがGBに浸透し,垂直に並べられた大量ヘテロジャンクションを作成する.
主要な成果:
- 大きな単結晶の粒と垂直方向のGBを持つペロブスキートフィルムが成功裏に成長しました.
- GBsにおける非放射性再結合は,空間電荷領域により,著しく抑制された.
- GBはアクティブなキャリア収集チャネルとして機能し,可視スペクトルでは100%に近づく内部量子効率をもたらしました.
- 最適化された細胞は,平均PCE 16.3 ± 0.9%を達成しました.
結論:
- 開発された方法は,高性能ペロブスキート太陽電池のための理想的な単結晶薄膜を育てるのに有効な代替案を提供します.
- このアプローチは,PCEの理論的最大値を達成するために,工業的に現実的な加工技術を実証しています.
- エンジニアリングされたGBは,ペロブスキート太陽電池で効率的な電荷輸送と収集のための有益なコンポーネントに変換できます.
