ペロブスキート太陽電池のエネルギー乱れをケラーションによって減らす

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• PCBMのようなフラーレンの誘導体は,ペロブスキート太陽電池 (PSC) で一般的な電子輸送材料です.
• PCBMの限界には,高エネルギー障害,不十分な被動化,集積,不安定な形態が含まれるため,PSCの効率と寿命が妨げられます.
• 高性能のPSCには,高度な電子輸送層の開発が不可欠です.

研究 の 目的:

• 逆転PSCのための電子輸送層 (ETL) として新しいフルレンダイアドを設計し,調査する.
• PCBMをフルレン二酸化物 (FP-Cn) に置き換え,その固有の限界を克服する.
• FP-Cn構造が分子秩序,エネルギー障害,形態学,デバイス性能に与える影響を評価する.

主な方法:

• 異なるアルキル鎖の長さを持つフルレン二酸化物FP-Cn (n=4,8,12) の一連の合成.
• ETLの分子順序,表面粘着,およびエネルギー障害の特徴.
• FP-CnとPCBMをETLとして使用した逆転PSCの製造と性能試験
• 操作上のストレス (水分,熱,長期操作) の下での装置の安定性の評価

主要な成果:

• FP-C8は,他の二酸化物とPCBMと比較して,ペロブスキート表面に対する優れた分子順序と粘着性を示した.
• FP-C8ベースのデバイスは,21.69% (Cs0.05FA0.90MA0.05PbI2.85Br0.15) と最高23.08% (FAPbI3) の高い電力変換効率を達成しました.
• FP-C8 ETLは,電子抽出,輸送,および電荷再結合の改善につながった.
• FP-C8装置は,水分と熱の安定性を高め,1200時間後に96%の効率を維持し,PCBMを大幅に上回る (670時間後に60%).

結論:

• フラーレン二酸化物,特にFP-C8は,逆転PSCの電子輸送層にPCBMの有望な代替品を提供します.
• FP-C8のバランスのとれた設計は 分子相互作用を最適化し エネルギーの乱れを軽減し 形態学的安定性を高めます
• FP-C8ベースのPSCは,記録的な効率を達成し,優れた運用安定性を実証し,商業化への道を切り開いています.