ペロブスカイト太陽電池：ナノ結晶によって調整された再結合を用いる全ペロブスカイト・タンデム太陽電池モジュール

全ペロブスカイト・タンデム太陽電池モジュールの商用化は、従来の金ベースのトンネル再結合接合に依存していることによって阻まれている。具体的には、このトンネル再結合接合は近赤外域に大きな寄生吸収をもたらし、界面不安定性という問題も抱えているため、光電流発生と動作耐久性の両方が制限される。今回我々は、高い光透過性を特徴とする、表面設計された酸化インジウムナノ結晶に基づいて溶液プロセスで作製した相互接続層を開発した。この層では、ナノ結晶の形態制御と配位子化学の調整によって、平滑な界面接触と好ましいエネルギー準位整合が可能になる。我々は、鉛–スズ系ペロブスカイト前駆体にホスホン酸添加剤を導入し、これによって酸化インジウム再結合層との電子的接触を相乗的に改善することで、正孔抽出を促進した。さらにこの添加剤は、ペロブスカイトの結晶化を調節して、膜形成時の残留ひずみを軽減し、高品質な大面積堆積膜を形成可能にする。界面工学と結晶化工学を協調させたこの設計戦略により、全ペロブスカイト・タンデムにおいて、相互接続層におけるキャリア再結合効率の改善、キャリア抽出の向上、大面積にわたる膜の均一性の促進が同時に実現される。その結果、65 cm²の全ペロブスカイト・タンデム太陽電池モジュールは、一般財団法人電気安全環境研究所による測定で認証電力変換効率26.2％を達成し、平均サブセル性能に換算した開放電圧は2.182 V、曲線因子は77.4％、短絡電流密度は15.6 mA cm⁻²であった。今回の結果は、スケーラブルなペロブスカイト・タンデム太陽電池に向けて著しい進歩を示すものである。

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