安定で効率的な逆転ペロブスキート太陽電池のためのルイス基質分子の合理的な設計

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• メタルハリドペロブスキート太陽電池 (PSC) は,インターフェースと粒子の境界 (GB) で鉛原子の調整不足により耐久性の課題に直面しています.
• ルイス塩基分子はこれらの欠陥部位を無効化し,デバイスの安定性を改善します.

研究 の 目的:

• PSCの耐久性を高めるための効果的なルイス塩基分子を特定する.
• 欠陥を無効化し,PSCの性能と長寿を改善する際のフォスフィン含有分子の役割を調査する.

主な方法:

• 密度関数理論 (DFT) の計算により,ルイス塩基分子のライブラリを低調整鉛原子との結合エネルギーでスクリーニングした.
• 選択されたルイス塩基分子,特に1,3-bis (ディフェニルフォスフィノ) プロパン (DPPP) で処理された逆転ペロブスキート太陽電池 (PSC) の実験的製造と試験.
• 連続照明 (シミュレートAM1.5) と熱ストレス (高温でのオープン回路条件) の下でのPSC装置の長期安定性試験.

主要な成果:

• DFTの計算では,フォスフィンを含む分子が最も強い結合エネルギーを示し,優れた受動性の可能性を示しています.
• 1,3-ビス・ディフェニル・フォスフィノ・プロパン (DPPP) で処理された反転PSCは,驚くべき安定性を示し,3500時間以上の継続的な動作の後,最初の約23%以上の電力変換効率 (PCE) を保持しました.
• DPPPで処理された器具は,85°Cで1500時間以上長期保存された後,PCEの改善も示した.

結論:

• DPPPのようなディフォスフィン・ルイス基は,PSCにおけるインターフェースと粒子の境界をパッシブ化するのに非常に効果的です.
• DPPP処理により,ペロブスキート太陽電池の運用安定性と長期的な耐久性が向上し,持続的に高い電力変換効率が得られます.
• この発見は,より堅牢で商業的に実用的なペロブスキート太陽電池技術の開発のための有望な戦略を示唆しています.