太陽エネルギー：二次元ペロブスカイトイドがペロブスカイト太陽電池の安定性を向上させる

二次元（2D）ペロブスカイトと三次元（3D）ペロブスカイトのヘテロ構造は、ペロブスカイト太陽電池の性能向上に重要な役割を果たしてきた。しかし、2D層と3D層の間でカチオンの移動が起こる結果、八面体ネットワークが途切れるため、時間とともに性能が損なわれる。今回我々は、稜共有と面共有によって可能になる強固な有機–無機ネットワークを伴うペロブスカイトイド（perovskitoid）が、イオン移動を妨げる可能性があるとする仮説を立てた。そして、さまざまな次元性の一連のペロブスカイトイドを調べ、ペロブスカイトイド–ペロブスカイト・ヘテロ構造内のカチオン移動が、2D–3Dペロブスカイトの場合と比較して抑制されていることを見いだした。ペロブスカイトイドと3Dペロブスカイトの表面が接している場合、ペロブスカイトイドの次元性が増大すると電荷輸送が改善される。これは、八面体の連結性と面外配向性が向上した結果である。2Dペロブスカイトイド(A6BfP)₈Pb₇I₂₂（A6BfPはN-アミノヘキシル-ベンズ[f]-フタルイミド）は、ペロブスカイト表面を効率的にパッシベートし、均一な大面積ペロブスカイト膜を実現可能にする。ペロブスカイトイド–ペロブスカイト・ヘテロ構造に基づくデバイスは、センチメートルスケールの面積のペロブスカイト太陽電池で24.6％という認証準定常状態電力変換効率を達成した。我々は、脆弱な正孔輸送層を除去し、その下のペロブスカイトイド–ペロブスカイト・ヘテロ構造が、封止された大面積デバイスの状態で、大気中85°Cで1250時間、安定動作することを示した。

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