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太陽電池:逆型ペロブスカイト太陽電池用の埋没界面分子ハイブリッド

Nature 632, 8025 doi: 10.1038/s41586-024-07723-3

逆構造型のペロブスカイト太陽電池は、順型デバイス構造と比較して電力変換効率と動作安定性が優れているため、この新しい光起電力技術を商業化する重要な経路となる。特に、改良型の自己集合分子戦略とパッシベーション戦略が開発されたため、逆型ペロブスカイト太陽電池の電力変換効率は25%を超えている。しかし、自己集合分子が濡れ性と凝集に乏しいことによって界面損失が生じ、電力変換効率と安定性のさらなる向上が阻まれている。今回我々は、一般的な自己集合分子である[4-(3,6-ジメチル-9H-カルバゾール-9-イル)ブチル]ホスホン酸(Me-4PACz)と多芳香族カルボン酸の4,4′,4″-ニトリロ三安息香酸(NA)を共集合させてヘテロ接合界面を改良した、逆型ペロブスカイト太陽電池の埋没界面における分子ハイブリッドについて報告する。Me-4PACzとNAの分子ハイブリッドによって、界面特性を大幅に向上できた。結果として得られた逆型ペロブスカイト太陽電池は、26.54%という記録的な認証定常状態効率を実証した。重要なのは、この戦略が大規模製造とシームレスにつながり、22.74%(開口面積11.1 cm2)という、逆型ミニモジュールでは最高レベルの認証電力変換効率が達成されたことである。また、今回のデバイスは、大気中1 sun照射下で2400時間以上動作させた後、初期電力変換効率の96.1%を維持していた。

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