ペロブスカイト太陽電池：ペロブスカイト太陽電池における配位子の立体電子的操作

ペロブスカイト/電荷輸送層（CTL）ヘテロ接合における界面損失は、高性能なペロブスカイト太陽電池（PSC）を実現する上で重大な障壁であり続けている。分子配位子は、界面の空孔欠陥を不動態化（パッシベート）できるが、それらの垂直アンカリング形状によって界面輸送経路が増加するために、電荷輸送が損なわれてしまう。今回我々は、配位子の吸着トポロジーの立体電子的操作によって、高効率で安定なPSCに向けて、界面の最小エネルギー損失がさらに改善することを実証する。我々は、ベンゼンの炭素原子を窒素原子に戦略的に置き換えてピリジン環またはピリミジン環を形成することによって、Pb–N配位結合とPb–I–π相互作用を通してペロブスカイトに同時にアンカリングする配位子を設計し、単一の分子に二重の相乗的な結合モードを付与した。この互いに補強し合う立体電子的な相互作用が、熱力学的に有利な平面配位子配向を駆動し、界面を横切るサブナノメートルスケールの電荷移動を維持しつつ原子スケールでの欠陥軽減を可能にする。この最適化された界面構造において、26.85％という安定化出力が達成され、認証逆方向スキャン効率は27.41％、認証順方向スキャン効率は26.35％であった。さらに、今回の太陽電池モジュールは、並外れた動作安定性を示し、258日間の屋外での実時間実地試験後も初期モジュール効率の85.8％を維持した。

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