カスケード ZnO-ZnS 電子輸送層を備えた高効率,低ヒステレス,紫外線に安定したペロブスキート太陽電池

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• ペロブスキート太陽電池 (PSC) は高い効率を示していますが,不安定さと劣化の問題があります.
• 亜鉛酸化物 (ZnO) は,PSCにおける電子輸送層 (ETL) として,好ましい電子および光学特性を有する.
• ZnO表面のルイス基質はペロブスキットの脱プロトン化を引き起こし,デバイスの劣化につながる.

研究 の 目的:

• PSCの安定性とパフォーマンスを高めるための戦略を策定する.
• PSCにおける ZnO ETL に関する分解の問題に対処する.
• ZnOとZnSの表面改変がPSCの性能に与える影響を調査する.

主な方法:

• ZnO表面を硫化硫化物 (ZnS) に変換する.
• 変更されたインターフェースの特徴と,電子輸送と電荷再結合への影響の評価.
• 改造されたZnO-ZnSインターフェースのPSC装置の製造と試験

主要な成果:

• ZnO-ZnSインターフェイスは,Pb2+と効果的に結合し,加速電子輸送経路を作成します.
• インターフェイスの電荷再結合の減少と電子の移転の改善が観察されました.
• PSCの効率は20.7%で,ヒステリーゼは全くなく,安定性が向上した.

結論:

• ZnOからZnSへの表面硫化は,PSCの性能を改善するためのシンプルで効果的な方法です.
• ZnSはカスケードETLと受動層の両方として機能し,デバイスの効率と安定性を高めます.
• 改造された器具は1,000時間保存後88%,500時間紫外線曝露後87%の初期性能を維持した.