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エネルギー材料:3接合型ペロブスカイト太陽電池のための相分離の抑制
Nature 618, 7963 doi: 10.1038/s41586-023-06006-7
ペロブスカイトは、バンドギャップを調整でき作製が容易なため、多接合型太陽電池向けに魅力的である。しかし、光誘起相分離によって、その効率と安定性が制限される。これは、ワイドバンドギャップ(> 1.65 eV)ヨウ化物/臭化物混合ペロブスカイト吸収体において起こり、完全に2.0 eVのバンドギャップの吸収体を必要とする3接合型太陽光起電システムのトップセルではさらに深刻になる。今回我々は、ヨウ化物/臭化物混合ペロブスカイトにおける格子ひずみが相分離の抑制と相関しており、Aサイトカチオンとヨウ化物の平均原子間距離の減少に起因してイオン移動のエネルギー障壁の増大が生じることを報告する。我々は、格子ひずみが大きい約2.0 eVのルビジウム/セシウム混合カチオン無機ペロブスカイトをトップサブセルに用いることによって、全ペロブスカイト3接合型太陽電池を作製し、開回路電圧3.21 Vで効率24.3%(認証準定常状態効率23.3%)を達成した。これは、我々の知る限りでは、ペロブスカイト系3接合型太陽電池について初めて報告された認証効率である。今回の3接合型デバイスは、最大出力点で420時間動作させた後で、初期効率の80%を維持していた。

