Article
太陽光発電：ペロブスカイト太陽電池モジュール向けの、マトリックスに閉じ込められた分子層
Nature 648, 8092 doi: 10.1038/s41586-025-09785-3
優れたオプトエレクトロニクス特性を持つハロゲン化金属ペロブスカイトは、太陽光発電の効率の向上を支える競合候補となっている。最近報告された研究用セルの電力変換効率は市販のシリコンセルの効率に匹敵するため、ペロブスカイト太陽電池の産業化が間近になっている。しかし、自己組織化分子（SAM）に基づく高効率逆型ペロブスカイト太陽電池の大半は、SAMの凝集と疎水性に起因して困難に直面している。今回我々は、安定なトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランマトリックスの中に一部のSAMを分散させて、従来の分子積層によって誘起される凝集を解消する「SAM・イン・マトリックス」戦略を報告する。二次元格子モンテカルロシミュレーションと実験の結果から、この戦略によって効率的な電荷輸送チャネルが形成されることが明らかになった。「SAM・イン・マトリックス」正孔輸送層に基づくデバイスは、さまざまなSAMについて一様に高い効率を示し、表面被覆が緻密で、伝導性が良く、埋もれたナノ空隙がかなり少なかった。さらに、この戦略は、スケーラブルな製造向けに顕著な応用可能性を示している。フッ素ドープ酸化スズ/NiOx基板上の「SAM・イン・マトリックス」正孔輸送層によって、優れた結晶品質の大面積ペロブスカイト膜の形成が促進され、NiOxの伝導性が向上した。その結果、1 m × 2 mの大面積ペロブスカイト太陽電池モジュールで、20.05％という認証効率が達成された。
