α-formamidinium鉛ヨド酸ペロブスキート太陽電池の性能に対するストレスの緩和の影響

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 固体物理学

背景:

• 高効率のペロブスキート太陽電池 (PSC) は再生可能エネルギーにとって不可欠です.
• フォームミディニウム鉛ヨウ化物 (FAPbI3) は有望な材料ですが,安定化が必要です.
• 合金カチオンは,PSCのバンドギャップ,キャリアダイナミクス,安定性,格子ストレスを影響する.

研究 の 目的:

• FAPbI3ベースのPSCの効率と安定性を向上させる.
• FAPbI3に対するセシウム (Cs) とメチレン・ダイアモニウム (MDA) カチオン置換の効果を調査する.
• PSCの格子とキャリア・トラップ・サイトを減らすために

主な方法:

• CsとMDAカチオンで安定したα相FAPbI3を用いたPSCの製造
• FAPbI3における特定のモラー分数 (0.03mol) でCsとMDAカチオンの置換
• 装置の性能,キャリアダイナミクス,格子張力,ウルバッハエネルギー,および欠陥濃度の特徴.

主要な成果:

• MDA と Cs カチオンの最適0.03モル分数は,格子ストレスを著しく低下させた.
• 格子張りの減少はキャリアの寿命を長くし,Urbachエネルギーと欠陥の濃度が低下した.
• 最高性能のPSCは,電力変換効率が25%を超えた (24.4%が認証された).
• カプセル化されていない装置は,85°Cの暗闇で1300時間後に初期効率の80%以上を保持しました.

結論:

• セシウムとメチレンダイアモニウムカチオン合金は,FAPbI3を安定させ,PSCの性能を向上させるための効果的な戦略です.
• この安定化方法は,有害な格子ストレスを軽減し,光電子特性を改善します.
• 開発されたPSCは高い効率と優れた運用安定性を示し,商業的な応用への道を切り開いています.