太陽電池：均一な埋め込み界面を持つスズ系ペロブスカイト太陽電池

スズ系ペロブスカイト太陽電池（TPSC）は、鉛系デバイスに代わる無毒で環境に優しい有望な代替デバイスとして登場したもので、逆型構造の認証電力変換効率（PCE）は今や16％を超えている。TPSCは、33％を超える理論PCEを保持する理想的なバンドギャップを持つにもかかわらず、最適化されていない正孔輸送層や、正孔抽出を阻む不十分な埋め込み界面などもあり、今なお性能と安定性の点で後れを取っている。今回我々は、埋め込み界面における(E)-(2-(4′,5′-ビス(4-(ビス(4-メトキシフェニル)アミノ)フェニル)-[2,2′-ビチオフェン]-5-イル)-1-シアノビニル)ホスホン酸について示し、分子膜として用いて逆型TPSCにおいて正孔輸送層を最適化したことを報告する。この分子膜は、よく整合したエネルギー準位アライメントを示す均一な界面層を形成し、正孔抽出を著しく向上させた。さらに、この手法によって、欠陥密度が低く非放射再結合損失が最小となる均一な高品質Sn系ペロブスカイト膜の成長を導く、超濡れ性下地層が形成された。結果として得られた逆型小面積TPSCは、17.89％という記録的なPCEを示した（リバーススキャンモードで認証効率17.71％）。その上、封止されたデバイスは、周囲条件下で1344時間保存した後、初期PCEの95％以上を維持し、1 sun照射下で1550時間連続動作させた後でも94％以上を維持した。注目すべきことに、我々は1 cm²のTPSCで14.40％という記録的なPCEを達成しており、今回の戦略のスケーラビリティーを浮き彫りにしている。

目次へ戻る