スズフッ化物フリーで高効率かつ耐久性のあるスズ鉛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:

• スズ鉛ペロブスカイト太陽電池は、重大な光熱安定性の課題に直面しています。
• 一般的な添加剤であるフッ化スズ(II)（SnF2）は、Sn2+の酸化を十分に防いだり、正孔密度を減らしたりすることができず、デバイスの寿命が短くなります。
• 動作中にSnF2がヨウ化ホルムアミジンと悪影響を及ぼし合うことで、ペロブスカイトの劣化とフッ化水素酸の放出を引き起こし、電極を腐食させます。

研究 の 目的:

• スズ鉛ペロブスカイト太陽電池におけるフッ化スズ(II)の有害な影響を調査すること。
• これらのデバイスの光熱安定性と効率を向上させるための代替戦略を開発すること。
• パフォーマンスと耐久性を向上させるために、フッ化スズ(II)を鉛粉末とフッ化鉛(II)の組み合わせに置き換えること。

主な方法:

• 前駆体溶液に鉛粉末を使用し、後処理としてフッ化二鉛（PbF2）を使用する新しい戦略が開発されました。
• このアプローチは、膜形成と表面欠陥パッシベーションにおけるフッ化スズ(II)の機能を置き換えます。
• 安定性の向上は、フッ化二鉛がペロブスカイトの劣化に対して不活性である強力なF⁻-Pb²⁺結合に起因すると考えられています。

主要な成果:

• フッ化スズ(II)フリーデバイスの効率は、16.43%から24.07%へと大幅に向上しました。
• 開発されたデバイスは、最大電力点条件下で85℃、550時間の試験後も初期効率の60%を維持するという顕著な動作安定性を示しました。
• 新しい方法は、フッ化スズ(II)に関連するペロブスカイトの劣化と電極の腐食を効果的に軽減します。

結論:

• 鉛粉末とフッ化二鉛の組み合わせは、スズ鉛ペロブスカイト太陽電池の安定性と効率を向上させるためのフッ化スズ(II)の優れた代替品を提供します。
• この戦略は、フッ化スズ(II)によって引き起こされる劣化経路に効果的に対処し、より堅牢で長持ちする太陽デバイスにつながります。
• この発見は、より安定した効率的なペロブスカイト太陽電池技術への道を開きます。