3D/3D二層ペロフスキートヘテロジャンクションのタンドムソーラーセル
Renxing Lin1, Yurui Wang1, Qianwen Lu1
1National Laboratory of Solid State Microstructures, College of Engineering and Applied Sciences, Frontiers Science Center for Critical Earth Material Cycling, Nanjing University, Nanjing, China.
Nature
|June 8, 2023
まとめ
研究者らは,全ペロブスキートタンデム太陽電池のための新しい3D/3D二層ペロブスキートヘテロ結合を開発した. このイノベーションは,狭帯域のペロブスキートサブセルでの再結合損失を減らすことで,電力変換効率 (PCE) を向上させます.
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
- 太陽光発電
背景:
- オールペロブスキートタンデム太陽電池は,単一結合電池よりも高い電力変換効率 (PCE) を低コストで提供しています.
- 性能は,高トラップ密度による混合鉛-スチーン (Pb-Sn) 狭帯域ギャップ (NBG) ペロブスキートサブセルの低効率によって制限されています.
- 既存の2D/3Dペロブスキートヘテロジュンクションは再結合を減らし,充填因子 (FF) を制限する輸送損失を引き起こす.
研究 の 目的:
- オールペロブスキートタンデム太陽電池のための改良されたペロブスキートヘテロジャンクションを開発する.
- Pb-Sn NBGペロブスキート亜細胞における表面非放射性再結合を抑制し,電荷抽出を強化する.
- タンデム太陽電池でより高いPCEと運用安定性を達成する.
主な方法:
- 混合不能の3D/3D二層ペロブスキートヘテロジャンクション (PHJ) をタイプIIバンド構造で製造.
- Pb-Sn NBGペロブスキートと電子輸送層 (ETL) の間のインターフェースエンジニアリング.
- ハイブリッドの蒸発溶液処理により,NBGのペロブスキートに広帯域ギャップ (WBG) のペロブスキート層を積みます.
主要な成果:
- Pb-Sn PSCは,0.873Vの高開電圧 (Voc) と82.6%のFFを搭載した1.2μm吸収器で,PCEの23.8%を達成した.
- 全ペロフスキットタンデム太陽電池で最高PCEの28.5% (認定28.0%) を示した.
- 封装されたタンデム装置は,連続したシミュレートされた1日の照明の600時間後に90%以上のパフォーマンスを維持しました.
結論:
- 開発された3D/3DバイレイヤーPHJは,インターフェイス再結合を効果的に抑制し,電荷抽出を改善します.
- このヘテロジュンクション戦略は,NBGペロブスキートサブセルと全体的なタンデムデバイスの性能を大幅に高めます.
- 安定性と効率の向上により 次世代の太陽電池の潜在能力を 強調しています
