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化学:高い効率を示す全固体色素増感太陽電池

Nature 485, 7399 doi: 10.1038/nature11067

二酸化チタン(TiO2)を使う色素増感太陽電池は、SiやCdTe、CuIn1−xGaxSe2などの材料を使った従来の固体光起電力デバイスに代わる有望な低コスト太陽電池である。一般的な色素増感太陽電池は、太陽エネルギーの変換効率が比較的高いものの、電極腐食や電解質漏れなどの重大問題を引き起こすヨウ化物/三ヨウ化物酸化還元対を含む有機液体電解質を使用するため、耐久性という問題がある。ヨウ素系液体電解質に代わる代替電解質が広く研究されてきたが、結果として得られたデバイスの効率は依然として低い。今回我々は、液体電解質の代わりに、溶液プロセスで作製できるp型直接遷移半導体CsSnI3を使用して、ホール伝導を実現できることを示す。作製された固体色素増感太陽電池は、SnF2をドープしたCsSnI2.95F0.05、ナノ多孔質TiO2、色素N719で構成されており、最高10.2%(マスク付きで8.51%)の変換効率を示す。CsSnI3のバンドギャップは1.3 eVなので、スペクトルの赤色側の可視光吸収が強くなり、このスペクトル域では一般的な色素増感太陽電池をしのいでいる。

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