2Dテンプレート誘起秩序形成による効率的なスズ系ペロブスカイト太陽電池のための差次的リガンド-カチオン相互作用

科学分野:

• 材料科学
• 再生可能エネルギー
• 太陽電池

背景:

• スズハライドペロブスカイト（THP）は、鉛ベースの太陽電池の環境に優しい代替品として登場しています。
• THP膜品質の向上は、高性能デバイスにとって重要であり、多くの場合、2Dコンポーネントによる3D相のテンプレート化によって達成されます。
• 2D相と3D相の同時結晶化は、秩序化成長とデバイス性能を妨げます。

研究 の 目的:

• 2Dおよび3D THP相の制御された逐次結晶化のための方法を開発すること。
• 太陽電池用途のためのスズハライドペロブスカイト膜の品質と安定性を向上させること。
• ペロブスカイトアセンブリのプログラミングにおけるリガンド-カチオン相互作用の役割を調査すること。

主な方法:

• 異なるリガンド-カチオン相互作用を媒介するために、フラーレン誘導体リガンドを導入しました。
• 2Dおよび3D THP相のAサイトカチオン媒介逐次アセンブリと結晶化をプログラムしました。
• 開発されたリガンド戦略を用いたTHP太陽電池の作製と特性評価。

主要な成果:

• 2D相が3D相の秩序化エピタキシャル成長をテンプレート化する逐次結晶化を達成しました。
• 高度に結晶化され、配向したTHP膜と均質な2D/3Dヘテロ接合を生成しました。
• 結果として得られたデバイスは、16.6%のチャンピオン電力変換効率を示しました。
• 未封止デバイスは、動作ストレス下でT90寿命が9倍（882時間対99時間）増加しました。

結論:

• フラーレン誘導体リガンドは、逐次結晶化を効果的に制御し、優れたTHP膜形態をもたらします。
• 開発された方法は、スズハライドペロブスカイト太陽電池の効率と動作安定性の両方を大幅に向上させます。
• このアプローチは、安定した効率的なTHP太陽電池の商業化のための有望な道を提供します。