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太陽電池：ドーパントと添加剤の相乗効果によるペロブスカイト太陽電池モジュールの特性向上
Nature 628, 8007 doi: 10.1038/s41586-024-07228-z
ペロブスカイト太陽電池（PSC）は、オプトエレクトロニクス特性に顕著な優位性を持つことから、最も有望な太陽光発電技術の1つと目されている。しかし、実験室サイズのPSCと比べて、大面積PSCでは変換効率、安定性、製造時の再現性の低下という問題があり、こうした欠点が商業化を大きく妨げている。今回我々は、ドーパントとしての塩化メチルアンモニウム（MACl）と、ルイス塩基性イオン液体である塩化1,3-ビス(シアノメチル)イミダゾリウム（[Bcmim]Cl）を組み合わせて用いる添加剤の併用戦略を報告する。この戦略によって、ペロブスカイト前駆体溶液（PPS）の劣化とMAClの凝集が効果的に抑制され、結晶化度が高くて欠陥が少ない安定した均一相のペロブスカイト膜が形成された。この手法によって作製可能になったペロブスカイト太陽電池モジュール（PSM）は、認証効率23.30％を達成し、開口面積27.22 cm2において最終的に変換効率22.97％で安定化した。これは、PSMにおける現在の最高認証性能である。さらにこのPSMは、長期にわたって光安定性を示しており、室温において太陽光相当の光を1000時間連続照射した後にも初期効率の94.66％を維持した。[Bcmim]ClとMAClの相互作用の詳細な調査から、デバイス特性の向上につながる機構が明らかになった。今回の手法は、ベンチトップとルーフトップの間のギャップを埋めるものであり、大面積ペロブスカイト太陽電池の製造と実用化を前進させるのに極めて有望である。
