フォトニクス：高性能太陽電池用のペロブスカイト材料の組成工学

安価で効率の高い太陽電池の製造を目指す多くの材料や方法論のうち、無機–有機ハロゲン化鉛ペロブスカイト材料は、電力変換効率が高いため、次世代太陽電池向けに特に有望と思われる。これまでにペロブスカイト太陽電池で報告された最高効率は、主にメチルアンモニウムハロゲン化鉛材料で得られている。今回我々は、2層太陽電池アーキテクチャーの集光ユニットとして、バンドギャップが比較的狭いため有望であるが比較的不安定なホルムアミジニウムヨウ化鉛（FAPbI₃）と、メチルアンモニウム臭化鉛（MAPbBr₃）を組み合わせた。我々は、相安定性、ペロブスカイト層の形態、電流電圧特性のヒステリシス、総合的な性能を、化学組成の関数として調べた。今回の結果は、FAPbI₃にMAPbBr₃を混ぜると、FAPbI₃のペロブスカイト相が安定化され、太陽電池の電力変換効率が向上して、1cm²当たり100 mWの標準的な光照射下で18％以上に達することを示している。こうした知見から、無機–有機ハロゲン化鉛ペロブスカイト材料の太陽電池用途での汎用性と潜在性能が、さらに明確になる。

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