効率的なタンデムのための抑制された相分離を持つトリプルハリド広帯域ペロフスキット

科学分野:

• 材料科学
• 固体物理学
• 太陽光発電

背景:

• ブロードバンドギャップメタルハリドペロブスキットは,高効率のシリコンペロブスキットタンデム太陽電池に不可欠です.
• 現在の課題は,光誘導による相分離とこれらのペロブスキットの低開路電圧です.
• 30%以上の電力変換効率 (PCE) を達成するには,これらの根本的な制限を克服する必要があります.

研究 の 目的:

• 効率的で安定したブロードバンドギャップペロブスキートトップセルをタンドムソーラーアプリケーションに設計する.
• 光誘導相分離に対処し,光媒体の特性を改善する.
• シリコン・ペロブスキート・タンデム太陽電池の性能を向上させるため

主な方法:

• バンドギャップを調整し,半導体の安定性を高めるためにトリプルハリド合金 (塩素,ブロミン,ヨウ素) を使用した.
• 塩素溶解性を改善し,格子パラメータを縮小するためにヨウ素をブロミンで置き換えることで,改変されたペロブスキート組成.
• 半透明なペロブスキート頂部細胞を製造し,シリコン底部細胞と統合して2つの末端の単体タンデムにしました.

主要な成果:

• 効率的な1.67ボルトのブロードバンドギャップペロブスキートトップセルを達成しました.
• 光媒体の寿命と電荷媒体の移動性が 2倍に増加した.
• 100太陽の強さでも,抑制された光誘導相分離が実証された.
• 最大パワーポイント (MPP) で60°Cで1000時間稼働した後に4%未満の分解が報告されています.
• 1平方センチメートル面積の単体タンデム太陽電池で27%のPCEを達成しました.

結論:

• トリプルハリドペロブスキット合金は,照明下での広帯域ギャップ半導体を効果的に安定させます.
• 強化された材料の特性により,性能と動作の安定性が向上します.
• 開発されたペロブスキート頂部電池は,高効率のシリコン-ペロブスキートタンデム太陽電池に適しており,30%のPCE目標に近づいています.