反応しないPbI2はペロブスキート太陽電池の性能を高めるための両刃の剣
T Jesper Jacobsson1,2, Juan-Pablo Correa-Baena2, Elham Halvani Anaraki2,3
1University of Cambridge , Department of Chemistry, Lensfield Road, Cambridge CB2 1EW, U.K.
Journal of the American Chemical Society
|July 21, 2016
まとめ
ペロブスキート太陽電池の鉛ヨウ酸化物 (PbI2) ステキオメトリを最適化することは,性能にとって極めて重要です. 過剰なPbI2は光電流を高めるが,PbI2不足のフィルムは,より高いオープン回路電圧と安定性を提供し,効率的なデバイスのための調整可能な合成アプローチを示唆する.
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
- 固体物理学
背景:
- 鉛ハリドペロブスキットは,効率が22%に達する光伏 (PV) アプリケーションのための有望な光吸収剤です.
- 精密なステキオメトリー,特にヨウ素鉛 (PbI2) の役割は,デバイスの性能に大きな影響を与えます.
- 以前の研究では,少量のPbI2がペロブスキート太陽電池に有益であることが示されました.
研究 の 目的:
- 様々な特徴付け技術を用いて,残留のPbI2がペロブスキート太陽電池の性能に与える影響を徹底的に調査する.
- PbI2 含有量,材料特性,効率,オープン回路電圧 (Voc),安定性などのデバイスメトリックの相関を理解する.
- PbI2ステキオメトリーに基づくペロブスキート太陽電池の最適化のための合成戦略を探求する.
主な方法:
- X線微分法 (XRD)
- スキャン電子顕微鏡 (SEM)
- 伝送電子顕微鏡 (TEM)
- 光電子スペクトロスコーピー (PES)
- 暫定吸収光譜 (TAS)
- 紫外線スペクトロスコピー
- 電気発光 (EL)
- 光発光 (PL) とコンフォカルPLマッピング
主要な成果:
- PbI2を少量余分に含有した装置は18%以上の効率を達成した.
- PbI2欠乏したサンプルは,粒子の境界にある有機種と,より低い電荷キャリアの移動性のために,光電流の減少を示した.
- PbI2欠乏したフィルムは,記録的なVocの1.20V,高結晶品質,より長いキャリア寿命,および減少したJVヒステリシスの写真安定性などの利点を示した.
結論:
- PbI2ステキオメトリは,ペロブスキート太陽電池の性能に重大な影響を及ぼし,光電流,Voc,安定性,およびヒステレスに影響を与えます.
- PbI2欠乏状態は高結晶の品質と安定性をもたらしますが,粒子の境界で電荷輸送の障壁につながる可能性があります.
- PbI2が豊富で PbI2が不足している条件の両方の利点を組み合わせた合成を最適化することは,高効率のペロブスキート太陽電池を開発するための有望な戦略です.
