太陽電池：ペロブスカイト–有機タンデム太陽電池のためのジアンモニウム異性体によるパッシベーション

近年、単接合型太陽電池のショックレー–クワイサー限界を克服するために、直列接続のモノリシックなタンデム太陽電池（TSC）にペロブスカイトが広く採用されている。フロントセルとしてワイドバンドギャップ（WBG）のペロブスカイト太陽電池（pero-SC）を、リアセルとしてナローバンドギャップの有機太陽電池（OSC）を用いるペロブスカイト–有機TSCは、安定性が良好であり高い電力変換効率（PCE）を示す可能性があるため、最近注目を集めている。しかし、一般的にWBG pero-SCは通常のpero-SCよりも高い電圧損失を示すため、TSCの性能が制限される。主な障害の1つは、ペロブスカイト–C₆₀界面における界面再結合に起因するものであるため、ペロブスカイト–有機TSCのPCE向上を追求するには、効果的な表面パッシベーション戦略の開発が重要である。今回我々は、新しい表面パッシベーター（不動態化剤）であるシクロヘキサン-1,4-ジアンモニウムジヨージド（CyDAI₂）を利用した。CyDAI₂には、ヘキサン環と同じ側または反対側にアンモニウム基が位置する2種類の異性体構造（それぞれシスCyDAI₂、トランスCyDAI₂と記す）が自然に含まれており、これら2つの異性体は全く異なる表面相互作用挙動を示す。シスCyDAI₂によるパッシベーション処理によって、バンドギャップが1.88 eVのWBG pero-SCの擬フェルミ準位分裂と開回路電圧（V_oc）のミスマッチが低減し、V_ocは1.36 Vまで上昇した。シスCyDAI₂で処理したペロブスカイトとナローバンドギャップ（1.27 eV）の有機活性層を組み合わせて構築したモノリシックペロブスカイト–有機TSCは、26.4％のPCE（認証PCEは25.7％）を示している。

目次へ戻る