PbS Quantum Dot Photovoltaicsの再定義:優れた効率性と再現性を持つp-i-nデバイス

科学分野:

• 材料科学
• ナノテクノロジー
• 太陽光発電

背景:

• 多様な光伏装置のアーキテクチャは,電力変換効率 (PCE) を高め,タンデム構成を可能にするために不可欠です.
• n-i-pアーキテクチャはPbS CQD太陽電池に共通しているが,p-i-nデザインは歴史的に効率が低いことを示している.
• これはp-i-n PbS CQD太陽電池の進歩と統合の可能性を制限しています.

研究 の 目的:

• p-i-n PbS CQD 太陽電池の効率の限界を克服するために
• 装置の性能を改善するために,CQDの表面調節性を活用する.
• p-i-n CQD 太陽電池の頑丈でスケーラブルなプラットフォームを確立し,特にタンドムアプリケーションのために.

主な方法:

• MeO-2PACz SAM分子をPbS CQDにリガンド交換によって固定してPbS-SAMブリッジ層を形成する.
• NiOx/SAMとCQDアクティブ層の間にPbS-SAM層を挿入して,複合孔輸送層 (HTL) を作成します.
• この複合HTLを使って インターフェイストラップを無効化し 穴の抽出を強化します

主要な成果:

• p-i-n PbS QD太陽電池の認証値13.62%で,PCEが14%に近づくという記録を達成しました.
• p-i-n PbS QD太陽電池の以前の最高PCE (9.7%) を大幅に上回りました.
• n-i-p PbS QD 太陽電池の現在の PCE レコードを超えました
• p-i-n構成の優れた再現性とスケーラビリティを証明した.

結論:

• 開発されたNiOx/SAM/PbS-SAM複合HTLは,効果的にトラップを無効化し,p-i-n PbS CQD太陽電池の穴抜きを改善します.
• 新しいp-i-nアーキテクチャは,以前のp-i-nとn-i-pデバイスの両方を上回るPbS CQD太陽電池の効率に新しい基準を設定します.
• この研究は,単体タンデム太陽光装置の狭帯域のサブセルに有望でスケーラブルなプラットフォームを提供し,特にペロブスキートのような広帯域の材料とペアリングされる.