エネルギー：電荷キャリアのマネジメントの改善による高効率ペロブスカイト太陽電池

金属ハロゲン化物ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、成熟したシリコン太陽電池市場に風穴を開ける可能性のある、新たに登場した光起電力技術である。作製プロトコル、化学組成、相安定化方法の進歩によってデバイス性能がここ数年で大幅に向上し、これによってPSCは溶液プロセスで作製できる最も効率が高く安価な光起電力技術の1つとなっている。しかし、これらのデバイスの光捕集性能は、過剰な電荷キャリア再結合によってまだ制限されている。多くの取り組みにもかかわらず、最高性能PSCの性能は、比較的低い曲線因子と高い開回路電圧損失（輻射性開回路電圧限界から高い開回路電圧を引いたもの）によって頭打ちになっている。従って、曲線因子や開回路電圧と密接に結び付いている電荷キャリアのマネジメントを改善することによって、PSCのデバイス性能を向上させ理論効率限界に到達する道が得られる。今回我々は、電荷キャリアのマネジメントの改善を通してPSCの性能を向上させる全体的な手法を報告する。我々はまず、二酸化スズ（SnO₂）の化学浴析出を調整することによって、理想的な膜被覆、厚さ、組成の電子輸送層を開発した。次に、バルクと界面の間で不動態化戦略を切り離し、バンドギャップへの代償を最小限にしつつ特性向上につなげた。今回のデバイスは、順方向バイアスで、最大17.2％のエレクトロルミネッセンス外部量子効率と、最大21.6％のエレクトロルミネッセンスエネルギー変換効率を示した。また、太陽電池としては、バンドギャップの熱力学的限界の80.5％に相当する25.2％の認証電力変換効率を達成した。

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