溶媒工学は,長いキャリア拡散長と減少した亜鉛ペロブスキートフィルムを可能にします

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• オールペロフスキット型タンデム太陽電池は低電力コストを約束しますが,スチーン-鉛 (Sn-Pb) 亜電池の赤外線吸収が悪いため,妨げられます.
• マイクロン厚さの効率的なSn-Pb層を達成することは,結晶化の問題と濃縮された前駆体溶液における限られたキャリア拡散のために困難です.

研究 の 目的:

• マイクロン厚さSn-Pbペロブスキート太陽電池の性能制限の原因を特定する.
• 強化されたSn-Pb吸収層のための改良された溶媒システムを開発する.
• 効率と安定性を向上させるため

主な方法:

• 従来のダイメチルホルマミド (DMF) /ダイメチル硫酸化物 (DMSO) の溶媒におけるチンのヨウ素 (SnI₂) の調整化学を調査した.
• SnI₂を完全に調整するために新しい三元溶媒システムを開発し,利用しました.
• ミクロン厚のSn-Pbフィルムとシングルジャンクション/タンドームの太陽電池を製造し,特徴づけました.

主要な成果:

• 二次溶媒におけるSnI₂の調整が不十分であることが,Snに富んだ相と薄膜の質の悪い原因として特定された.
• 三重溶剤システムは有害なSn-richフェーズを抑制し,ミクロン厚さのステキオメトリックSn-Pbフィルムを可能にしました.
• Sn-Pb フィルムで ~11 μm のキャリア拡散長度を達成し,単一結合の 24.2%,タンデム細胞の 29.3% の効率をもたらしました.

結論:

• 開発された三元溶媒システムは,Sn-Pbペロブスキート膜形成の限界を効果的に克服します.
• 強化されたSn-Pb吸収器は,オールペロブスキートタンデム太陽電池の性能と安定性を大幅に改善します.
• この進歩は,低コストで高効率の太陽光発電の潜在能力を実現するのに寄与します.