効率的なペロブスキート太陽電池の電子輸送体としての準量子ドットSnO₂層

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• ナノテクノロジー

背景:

• ペロブスキート太陽電池 (PSC) は有望な光発電技術です.
• 主な課題は,電力変換効率 (PCE),運用安定性,スケーラビリティの改善です.
• メソポラスチタン二酸化物のような現在の電子輸送層 (ETL) には限界があります.

研究 の 目的:

• PSCのパフォーマンスと安定性を向上させる
• ポリアクリル酸で安定したチンの量子ドット (paa-QD-SnO2) を代替ETLとして使用することを調査する.
• 新しいETLを使用してPSCのスケーラビリティを評価する.

主な方法:

• 標準的なメソポル酸化チタンのETLを薄層のpa-QD-SnO2に置き換えた.
• 基礎層としてコンパクトの二酸化チタンを利用した.
• 活性領域が異なる (0.08cm2から64cm2) のPSCを製造し,試験した.

主要な成果:

• paa-QD-SnO2 ETLは光捕捉を強化し,非放射性再結合を抑制しました.
• 小面積のPSC (0.08cm2) は,PCEの25.7% (認定25.4%) を達成しました.
• PCEの高さは,スケールアップ時に23. 3% (1cm2),21. 7% (20cm2) と20. 6% (64cm2) と維持された.
• 動作の安定性の改善が観察されました.

結論:

• ポリアクリル酸で安定したチーン ((IV) オキシード量子ドットはPSCにおける電子選択接触として有効である.
• この新しいETLアプローチは,PCEと運用安定性を大幅に改善します.
• 開発された技術は,大面積のペロブスキートソーラーモジュールに優れたスケーラビリティを示しています.