NiOx上の機能化されたチオアルキル化サイクロペンタディチオフェン単層を二段階の製鉄ペロブスキート太陽電池に活用する

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• オーガニック電子

背景:

• タンペロブスキート太陽電池 (TPSC) は有望な光発電技術です.
• 効率的なホール輸送材料 (HTM) の開発は,TPSCの性能にとって極めて重要です.
• 自己組み立てモノレイヤ (SAM) は,太陽電池の最適化のための調整可能なインターフェースを提供します.

研究 の 目的:

• TPSCのためのHTMとして新しいCDTSベースのSAMを開発する.
• TPSCの性能に対する異なるアンカーグループの影響を調査する.
• ITO/NiOx基板のCDTS SAMの構造-特性関係を理解する.

主な方法:

• CDTS-MN (1),CDTSb-MN (1b),CDTS-CA (2),CDTS-PA (3) の4つの異なるアンカリンググループを持つCDTSベースのSAMの合成
• 合成されたSAMをHTMとしてITO/NiOx基板上で2段階のプロセスを用いてTPSCを製造する.
• 単結晶X線微分を用いたSAMの特徴化.
• 電力変換効率 (PCE) の測定を含むTPSC装置の性能評価

主要な成果:

• CDTS- MN (1) ベースのTPSCは,PCEの最大8. 41%を達成し,他のSAMを上回りました (1b: 8. 03%, 2: 4. 54%, 3: 5. 15%).
• CDTS-MN (1) とCDTSb-MN (1b) の単結晶構造は,均一な単層形成が確認された.
• CDTSベースのSAMは,π-πスタッキングとS-S相互作用を通じて電荷伝送を強化し,インターフェース再結合を減少させた.

結論:

• CDTSベースのSAMは,高性能のTPSCのための効果的なHTMです.
• CDTS-MN (1) SAMは,TPSC技術の進歩のための重要な可能性を証明しています.
• この研究は,太陽電池におけるCDTSベースのSAMの応用を先駆けし,有機感知剤の研究の新しい道を開きます.