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太陽光発電：高耐久性ペロブスカイト太陽電池に向けた自己組織化単分子層の強化
Nature 646, 8083 doi: 10.1038/s41586-025-09509-7
正孔選択性の自己組織化単分子層（SAM）は、逆型ペロブスカイト太陽電池の認証電力変換効率（PCE）を26.7％に向上させる上で、重要な役割を果たしてきた。しかし、SAMの不安定性によってデバイスの動作性能が損なわれることが多く、実用化が強く阻まれている。今回我々は、架橋可能なco-SAMを用いて、自己組織化時にSAMにおける欠陥や空隙の形成を抑制しつつ、外部応力に対する正孔選択性SAMのコンホメーション安定性を向上させた。アジド含有SAMは熱的に活性化すると、架橋した高密度組織化co-SAMを形成でき、これは熱的に安定なコンホメーションと優先配向性を示す。これにより、熱応力下で緩んだSAMの揺動に起因する基板表面の露出が効果的に最小限に抑制され、ペロブスカイトの分解が阻止される。結果として、最高性能セルにおいて、26.92％という認証PCEが達成できたと同時に、優れた熱安定性も保持しており、85℃における1000時間の最大電力点追従後も性能の低下はほとんど見られなかった。さらにこのセルは、−40℃と85℃の間の繰り返し熱サイクル試験を700サイクル行った後でも初期PCEの98％以上を維持した。これは、この分野の最高水準である。今回の研究結果は、SAMの劣化機構に関する深い理解をもたらし、高粗度基板を採用するSAMベースのデバイス向けにさらに堅牢な埋め込み面を設計して、高効率で高耐久性のペロブスカイト太陽電池を実現する指針となる。
