キューインハリドペロフスキートソーラー吸収器
Xin-Gang Zhao1, Dongwen Yang1, Yuanhui Sun1
1State Key Laboratory of Superhard Materials, Key Laboratory of Automobile Materials of MOE, and College of Materials Science and Engineering, Jilin University , Changchun 130012, China.
Journal of the American Chemical Society
|April 22, 2017
まとめ
この研究は,CIGSのソーラー吸収器にインスパイアされた新しい無鉛ハライドペロブスキットを導入します. この新しい材料であるCuInベースのハリドペロブスキート (CIHP) は,次の世代の太陽電池に安定性と調整可能な光電子特性を提供します.
科学分野:
- 材料科学
- 固体化学
- 再生可能エネルギー
背景:
- 鉛ベースのハリドペロブスキート (APbX3) は太陽吸収剤として有望ですが,毒性と不安定性があります.
- Sn2+またはBi3+を使用した無鉛の代替品を作成する以前の試みは,安定性または最適でない光電子特性をもたらしました.
- 安定的で効率的で毒性のない太陽光吸収材料が 極めて必要である.
研究 の 目的:
- 安定性と光電子特性を持つ新しい無鉛ハリドペロブスキットを設計し,計算的にスクリーニングする.
- 新しいペロブスキート材料の設計のために,Cu,In,Ga,Se2 (CIGS) の電子構造を活用する.
- 太陽光発電の応用のための有望な無鉛ハリドペロブスキート組成物を特定する.
主な方法:
- 鉛のないペロブスキットの電子構造を探求するために最初の原理の計算を使用しました.
- 2Pbを [Cu + Ga] または [Ag + In] のような [B + C] ペアに置き換えて,公式A2BCX6を持つ新しい二重ペロブスキットを設計した.
- 熱力学的な安定性,直線帯の隙間,調節可能な帯の隙間,および有効な質量のためにスクリーンされた候補材料.
主要な成果:
- 一般的な式A2BCX6で,CuInベースのハリドペロブスキート (CIHPs) と呼ばれる新しい材料のクラスを特定しました.
- 数々のCIHP組成物の熱力学的な安定性と直接のバンドギャップが確認されました.
- 0〜2.5 eVの調節可能なバンドギャップを達成し,Rb2[CuIn]Cl6,Rb2[AgIn]Br6,Cs2[AgIn]Br6のような特定の候補者はそれぞれ1.36 ,1.46 ,1.50 eVのバンドギャップを示しています.
- これらの無鉛候補の理論的効率は,確立されたカルコピライトと鉛ベースのペロブスキットと比べられます.
結論:
- CuInベースのハリドペロブスキート (CIHP) の設計戦略は,安定した,鉛のない太陽吸収器候補を成功裏に生み出します.
- これらの新しい材料は,調節可能な光電子特性と有望な理論的効率を提供します.
- この研究は次世代の環境に優しい太陽電池技術の開発に 新たな道を開きます
