高効率・高安定ペロブスカイト太陽電池およびミニモジュールに向けたイオン欠陥解析と抑制

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 物性物理学

背景:

• 溶液処理された有機ハロゲン化物ペロブスカイト太陽電池は、高い電力変換効率（PCE）を達成しています。
• ペロブスカイトの格子点欠陥は、非放射再結合中心として機能し、ミッドギャップ状態を生成し、劣化を加速します。
• 表面パッシベーションと浅いトラップの軽減によりPCEが向上しましたが、深レベルトラップについては依然としてよく理解されていませんでした。

研究 の 目的:

• 動作中のペロブスカイト太陽電池の欠陥スペクトルを包括的に特徴付けること。
• 深レベルトラップがデバイスの性能と安定性に果たす役割を理解すること。
• 深部トラップを軽減し、ペロブスカイト太陽光発電を強化するための標的を絞った戦略を開発すること。

主な方法:

• 温度依存性深レベル過渡分光法（T-DLTS）を利用して欠陥の状況を分析しました。
• 特定された深部トラップがデバイスの性能に与える影響を調査しました。
• 深部トラップを抑制するために、新しい添加剤プロトコルを開発および適用しました。

主要な成果:

• T-DLTSは、ペロブスカイト膜中の深レベル欠陥の全スペクトルを明らかにすることに成功しました。
• 標的を絞った添加剤プロトコルは、深部トラップを効果的に抑制しました。
• ペロブスカイト太陽電池は23.36%のPCEを達成し、モジュールは20.68%のPCEに達しました。
• デバイスは、連続1太陽光照射下で安定性が向上しました。

結論:

• 深レベルトラップ管理は、スケーラブルで信頼性の高いペロブスカイト太陽電池にとって重要です。
• 深部トラップに対処することで、ペロブスカイトデバイスの効率と耐久性の両方が大幅に向上します。
• 開発された添加剤プロトコルは、高性能ペロブスカイト太陽光発電の有望なルートを提供します。