シングル・クリスタル・アシスト・イン・シトゥー・フェーズ・リコンストラクションにより,効率的で安定した2D/3Dペロブスキート・ソーラー・セルが実現
Zonglong Song1, Yuping Gao1, Yu Zou1
1The Centre of Nanoscale Science and Technology and Key Laboratory of Functional Polymer Materials, Institute of Polymer Chemistry, College of Chemistry, Nankai University, Tianjin 300071, China.
Journal of the American Chemical Society
|January 4, 2024
まとめ
研究者は新しい2D/3Dペロブスキート太陽電池 (PSC) 戦略を開発しました. この方法により,PSCの効率と安定性が向上し,グラデント相分布が生み出され,効率は24.87%で,寿命は5700時間以上と推計される.
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
- 太陽光発電
背景:
- ペロブスキート太陽電池 (PSC) は高効率ですが,安定性の問題を抱えています.
- 二次元 (2D) のPSCは安定性を高め,三次元 (3D) のPSCは電源変換効率が優れている.
- PSCにおける2Dと3Dの相を組み合わせることで,高い効率と安定性の両方を達成する有望な経路を示しています.
研究 の 目的:
- 2D/3Dペロブスキットのインシット・フェーズ再構築のための方法を開発する.
- 2Dペロブスキートの安定性と3Dペロブスキートの効率を単一の装置で組み合わせる.
- ペロブスキート太陽電池の性能と安定性を向上させるため
主な方法:
- 2D Ruddlesden-Popper (RP) ペロブスキート単結晶補助法が採用された.
- 2D RPペロブスキート,特に (DFP) 2PbI4のグラデント相分布は,3Dペロブスキート表面上でスピンコーティングと熱アニリングによって形成された.
- トラップ密度,キャリアモビリティ,水抵抗性などのフィルムの特性分析が行われました.
主要な成果:
- 最適化された2D/3DPSCは,高開回路電圧 (Voc) 1.185Vで24.87%のチャンピオンパワー変換効率を達成しました.
- 制御3DPSC (22.43%の効率,1.129Voc) と比較すると,2D/3Dデバイスの性能が向上した.
- カプセル化されていない装置は,継続的な光照射1500時間後に初期効率の97%以上を維持し,T80の寿命は5700時間を超えました.
結論:
- in situフェーズ再構築方法は,2D/3Dのペロブスキート界面でグラデントフェーズ分布を効果的に生み出します.
- このアプローチにより,PSCの効率,運用安定性,耐水性が著しく向上します.
- 2D RPペロブスキート結晶の使用は,高度に安定して効率的なペロブスキート太陽電池の開発のための実行可能な戦略を提供します.
