太陽光発電：ペロブスカイト太陽電池向けの多機能酸化イッテルビウムバッファー

ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、数層のさまざまな電荷選択的材料の間に挟まれた固体ペロブスカイト吸収体からなり、デバイスの一方向性電流と高い電圧出力を確保している。p型/真性/n型（p-i-n）PSC（逆型PSCとも呼ばれる）における電子選択層と金属電極の間の「バッファー材料」によって、電子選択層から電極への電子の流れが可能になる。さらに、バッファー材料は、ペロブスカイト吸収体への有害種の拡散やペロブスカイト吸収体からの分解生成物の拡散といった相互拡散を妨げる障壁としての役割も果たす。これまでのところ、蒸発性有機分子や、原子層堆積金属酸化物といった成功例はあるものの、それぞれ特定の欠点がある。今回我々は、スケーラブルな熱蒸着によるp-i-n PSC向けの化学的に安定な多機能バッファー材料である、酸化イッテルビウム（YbO_x）を報告する。我々は、ナローバンドギャップペロブスカイト吸収体を有するp-i-n PSCにこのYbO_xバッファーを用いて、25％を超える認証電力変換効率を得た。また我々は、さまざまな種類のペロブスカイト吸収体による高効率PSCの作製を可能にするYbO_xの広い応用可能性も実証し、ワイドバンドギャップペロブスカイト吸収体では20.1％、ミッドバンドギャップペロブスカイト吸収体では22.1％という最高水準の効率を達成した。さらに、ISOS-L-3加速劣化試験にかけたところ、YbO_xを用いた封止デバイスは、著しく優れたデバイス安定性を示した。

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