グアニジン修飾SAMsと静電協調シナジーによる高効率タンデム適合ペロブスカイト太陽電池

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽光発電

背景:

• 広帯域ギャップ逆型ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、安定性とタンデム応用において有望です。
• 課題には、自己組織化単分子膜（SAM）の不均一性と界面欠陥の不十分なパッシベーションが含まれます。

研究 の 目的:

• 広帯域ギャップ逆型PSCの安定性と効率を向上させること。
• 新規添加剤を使用してSAMの不均一性と界面欠陥の問題に対処すること。

主な方法:

• 4-(7H-ジベンゾ[c,g]カルバゾール-7-イル)ホスホン酸（4PADCB）SAMへの添加剤としてポリヘキサメチレングアニジン塩酸塩（PHMG）を組み込むこと。
• PHMG、4PADCB、およびペロブスカイト間の相乗的な静電協調効果の調査。
• 最適化されたPSCおよびペロブスカイト/シリコンタンデム太陽電池の作製と特性評価。

主要な成果:

• 最適化されたバンドギャップ1.68 eVのPSCは、記録的な電力変換効率（PCE）23.62%を達成しました。
• デバイスは優れた安定性を示し、85℃で1300時間の経時安定性試験後も95%以上の効率を維持しました。
• 統合されたPSCは、記録的なPCE32.49%（ラミネートタンデム）および32.25%（1 cm²単体タンデム）を達成しました。

結論:

• PHMG添加剤は、PSCにおけるSAM凝集を効果的に抑制し、界面欠陥を低減します。
• 相乗効果はペロブスカイト結晶化を強化し、欠陥密度を低減し、エネルギー準位の整合を改善します。
• このアプローチは、PSCおよびタンデム太陽電池の性能と安定性を大幅に進歩させます。