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材料化学:ホルムアミジニウム共晶を用いた熱蒸着によるペロブスカイト/シリコンタンデム

Nature 657, 8131 doi: 10.1038/s41586-026-10970-1

高性能ペロブスカイト/シリコンタンデムの作製では、溶液プロセスが依然として主要な方法であるが、工業的スケーラビリティーと長期信頼性を同時に達成するのは依然として困難である。熱蒸着は工業的実現可能性がさらに高いものの、主にヨウ化ホルムアミジニウム(FAI)が高温蒸発時に熱で劣化するため、大面積ペロブスカイト/シリコンタンデムの実証には成功していない。今回我々は、FAIの有効蒸発温度を平均36℃引き下げて劣化しきい値未満にするホルムアミジニウム系共晶を合成し、これにより熱劣化なしに安定なFAI蒸着を可能にした。結果として、ペロブスカイト蒸着膜は、結晶性と原子スケールでの組成均一性が向上した。逐次的に蒸着したペロブスカイト/シリコンタンデムは、1 cm2で31.5%という定常状態効率を達成した。我々はさらに、蒸着の均一性を生かして、市販のハーフカットG12ウエハー上に大面積の熱蒸着ペロブスカイト/シリコンタンデムを実証し、200 cm2で30%という定常状態効率を達成した。デバイス面積の1 cm2から200 cm2へのスケールアップに伴う相対効率損失はわずか3.99%であった。これは、我々の知る限り、ペロブスカイト系タンデムの面積スケーリングに伴う効率ペナルティーとしてはこれまで報告されたものの中で最小である。今回の共晶に基づくタンデムは、2000時間の湿熱劣化試験(85℃、相対湿度85%)の後でも初期効率の95%を維持し、実環境で2カ月間屋外動作させた後の電力損失も無視できるほど小さかった。

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