ペロブスキート太陽電池の極小なオープン回路の電圧損失に合わせたパッシベーション分子構造

科学分野:

• 材料科学
• 太陽光発電
• 固体化学

背景:

• 欠陥受容はペロブスキート太陽電池における電荷再結合を抑制するために不可欠です.
• 機能群の被動化メカニズムを理解することは,デバイスの性能を最適化するために不可欠です.
• 既存の受動化戦略では,異なる分子群がペロブスキート欠陥とどのように相互作用するかについて明確ではありません.

研究 の 目的:

• ペロブスキート材料の様々な機能群の被動化メカニズムを体系的に調査する.
• エンジニアリングされた分子とペロブスキート表面/粒子の境界の欠陥の相互作用を解明する.
• 高性能ペロブスキート太陽電池のための新しい受動化分子を設計する.

主な方法:

• パッシベーション分子機能群 (カルボキシル,アミン,イソプロピル,フェネチル,ターチルブチルフェネチル) の体系的工学.
• ペロブスキート材料の受容能力の評価
• ペロブスキートと受容分子の相互作用の分析
• 新しい受容分子の設計と合成 (D-4-tert-butylphenylalanine).

主要な成果:

• カーボキシルとアミンは電荷の欠陥を静電相互作用で治す.
• アロマティック構造は中性ヨウ素に関連する欠陥を軽減します.
• 制御された分子相互作用により,基板の深部でも粒子の境界の被動化が可能になる.
• 新しい分子であるD-4-tert-butylphenylalanineは,p-i-n太陽電池で21.4%の安定した効率を達成しました.
• 1.57 eVの帯域間隔ペロブスキットで0.34Vの記録的な低開路電圧 (V_OC) 欠損を達成しました.

結論:

• この研究は,機能群特性 (静電,芳香相互作用) に基づく受動化メカニズムを明確にします.
• 賢明な分子設計は,効率的な粒子の境界の受容を可能にします.
• 開発された分子と機械的理解は,高度なペロブスキート太陽電池設計の道を開く.
• 発見は,さまざまなペロブスキート電子アプリケーションのための新しい受動化分子を作成するための指針を提供します.