15%以上の効率を持つチオフェンベースの二次元ディオン・ジェイコブソン・ペロブスキート太陽電池
Di Lu1, Guangwei Lv1, Zhiyuan Xu1
1The Centre of Nanoscale Science and Technology and Key Laboratory of Functional Polymer Materials, Institute of Polymer Chemistry, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China.
Journal of the American Chemical Society
|June 2, 2020
まとめ
研究者は2次元 (2D) のペロブスキート太陽電池 (PSC) のための新しいチオフェンベースのスペーサーを開発しました. この進歩は,2D Dion-Jacobson (DJ) ペロブスキート装置の記録的効率と安定性の向上につながった.
科学分野:
- 材料科学
- 太陽光発電
- 固体化学
背景:
- 二次元 (2D) のペロブスキットは,光伏の3D製品よりも調節性があり,安定性も高い.
- 2Dペロブスキート太陽電池の性能と耐久性を高めるには 有効な有機距離器の開発が不可欠です
- アロマティックスペーサーは,2Dペロブスキットの構造と電子特性を改善するのに特に有望です.
研究 の 目的:
- 2D Dion-Jacobson (DJ) の太陽電池で,新型のチオフェン基の大量ディケーションスペーサー,2,5-チオフェンディメチラムニアム (ThDMA) を合成し,適用する.
- 2Dペロブスキート膜の構造,光物理,安定性に対するThDMAの影響を調査する.
- 2次元DJペロブスキート太陽電池で 記録的な効率と 改善された運用安定性を達成します
主な方法:
- 混合溶媒システム (DMF/DMSO, 9:1) を用いた1段階合成法を使用して,高品質の2DDDJペロブスキートフィルムを製造した.
- 開発されたThDMAスペーサーは (ThDMA) ((MA) PbI3 (名目n=5) のペロブスキート構造に組み込まれました.
- 装置の性能は効率測定によって特徴づけられ,安定性は様々な条件 (惰性大気,光の浸透,熱的ストレス) で評価された.
主要な成果:
- 高品質の2DD・ペロブスキートフィルムが結晶性,好ましい垂直方向性,延長されたキャリア寿命で得られた.
- 最適化された2D DJペロブスキート太陽電池は,アロマティック・スペーサーベースのデバイスで15.75%の記録的な電力変換効率を達成しました.
- カプセル化されていない装置は,N2で1655時間保存された後も,初期効率の95%以上を維持しています.
- 3Dペロフスキットと比較して,光浸透と熱安定性 (80 °C) が著しく改善されたことが観察されました.
結論:
- ThDMAのようなチオフェンベースの芳香剤は,高効率で安定した2DDペロブスキート太陽電池の開発に有効です.
- 開発された製造方法と材料の設計は,次世代のペロブスキート光伏の有望な経路を提供します.
- これ以上の装置工学と似たようなアロマティックスペーサーの探索は,ペロブスキート太陽電池技術のさらに大きな進歩につながる可能性があります.
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