ウルトラワイドバンドギャップペロフスキットのシアネートによるトリプルジャンクション太陽電池
Shunchang Liu1,2, Yue Lu3, Cao Yu4
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, Singapore, Singapore.
Nature
|March 4, 2024
まとめ
研究者は,ペロブスキート太陽電池のバンドギャップを調節するための新しい偽ハリドとしてシアネート (OCN-) を導入しました. この技術革新は 欠陥耐性を高め 再結合を減らし 高効率のトリプルジャンクション太陽電池を可能にします
科学分野:
- 材料科学
- 再生可能エネルギー
- 固体物理学
背景:
- ペロブスキート太陽電池は,バンドギャップの特異な調節性をタンドムアプリケーションに提供しています.
- トリプル・ジャンクション・セルにおける1.90 eV以上のペロブスキット・バンドギャップの増加は,しばしば大きな電圧損失につながります.
- ブロードバンドギャップのペロフスキットの電圧損失を最小限に抑えることは,太陽電池の効率を向上させるのに不可欠です.
研究 の 目的:
- ペロブスキート太陽電池におけるブロミド代用品としてのシアネート (OCN-) の可能性を調査する.
- ペロブスキットの格子構造と光電子特性に対するOCN-組み込みの影響を調査する.
- トリプルジャンクションの太陽電池のための高効率の広帯域ペロブスキート材料を開発する.
主な方法:
- OCNを含むペロブスキート材料の合成と特徴付け
- 電子顕微鏡とX線散射を用いて,OCN-組み込みを確認し,格子構造を分析した.
- シングル・ジャンクションとトリプル・ジャンクションのペロブスキート太陽電池装置を製造し,テストした.
主要な成果:
- OCN-はペロブスキート格子に組み込まれ,格子歪みと均一なハロイド分布を引き起こします.
- OCNベースのペロブスキットは,欠陥形成エネルギーと非放射性再結合の減少を示した.
- 1.422Vのオープン回路電圧 (VOC) と27.62%の効率を持つペロブスキート-ペロブスキート-シリコンのトリプルジャンクションセルを持つ1.93 eVのペロブスキートシングルジャンクション装置を達成しました.
結論:
- シアネート (OCN-) は,材料の品質を損なうことなくペロブスキートバンドギャップを調節するための有効な偽ハリドです.
- OCN-組み込みは,非放射性再結合を効果的に抑制し,広帯域のペロブスキットの電圧特性を改善します.
- この研究は,高効率のペロブスキートベースのタンデム太陽電池の道を開くことで,トリプルジャンクションアーキテクチャも含みます.
