安定かつスケーラブルなタンペロブスキートソーラーモジュールのためのアンフィフィリックポリマーインターレイヤーと組み合わせたSol-Gel処理されたスピネルHTL

科学分野:

• 材料科学
• 太陽光発電
• 無機化学

背景:

• ペロブスキート太陽電池 (PSC) は効率的なホール輸送材料 (HTM) を必要としています.
• 非有機HTMは安定性をもたらしますが,タンペロブスキートソーラーモジュール (TPSM) の欠陥とインターフェース互換性との問題に直面します.
• PEDOT:PSSのような既存のHTMはイオン移動と安定性の制限に苦しんでいます.

研究 の 目的:

• TPSMのための新しい,アクセシブルな無機HTMを開発する.
• HTMとペロブスキットの互換性を改善するためにインターフェース層を設計する.
• 電力変換効率 (PCE) とTPSMの安定性を向上させる.

主な方法:

• Cu²⁺ドーピングされたSnCo₂O₄ (Cu-SCO) の無機HTMをスケーラブルソルゲル法で製造する.
• 表面/インターフェース改変のためのアンフィフィリック中性ドナー-受容体共ポリマー (PTSN) の設計と合成.
• Cu-SCO HTLとPTSNの改変を反転TPSMと性能の特徴化に統合する.

主要な成果:

• Cu-SCO HTLを使用したTPSMは,PTSNインターフェースの修正により,PCEの最高値10.4%を達成しました.
• PTSNの修正のないCu-SCO HTLはPCEの8.69%,従来のPEDOT:PSSは7.99%を生産した.
• PTSNは,効果的な欠陥被動化,改善された穴の輸送,および均一なペロブスキート膜の形成を容易にした.

結論:

• ソルゲル加工された無機HTM (Cu-SCO) と分子工学インターフェース (PTSN) の組み合わせは,高効率のTPSMにとって有望な戦略です.
• PTSNは多機能の層として,穴の抽出を改善し,欠陥を無効化し,フィルムの品質を向上させます.
• このアプローチにより,溶液処理可能な無機HTLを,安定した大面積のペロブスキート光伏装置に使用することができます.