Research Abstract

安定な高効率ペロブスカイト太陽電池に向けたイオンとキャリアの拡散エンジニアリング

Diffusion engineering of ions and charge carriers for stable efficient perovskite solar cells

2017年6月12日 Nature Communications 8 : 15330 doi: 10.1038/ncomms15330 (2017)
安定な高効率ペロブスカイト太陽電池に向けたイオンとキャリアの拡散エンジニアリング
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ペロブスカイト太陽電池は、近年急速に進歩した将来有望な低コスト次世代型太陽電池であり、今後の実用化に向けて長期安定性の改善が不可欠である。今回我々は、ペロブスカイト太陽電池の主要な劣化要因の一つである電池内部におけるイオン、分子の拡散を抑制することができる新規ナノカーボン層を設計した。また、このナノカーボン層は光キャリアの拡散を促進し、変換効率の向上に寄与していることも明らかになった。最後に、開口部面積1.02 cm2のセルにおいて、500時間を超える85℃での耐熱試験と1000時間の光照射試験を行ったところ、15%以上の変換効率を維持していた。今回の拡散制御技術の開発は、長期間安定な高効率ペロブスカイト太陽電池の実現に向けた、新たな展開を開くものである。

Enbing Bi, Han Chen, Fengxian Xie, Yongzhen Wu, Wei Chen, Yanjie Su, Ashraful Islam, Michael Grätzel, Xudong Yang and Liyuan Han

Corresponding Authors

Michael Grätzel
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Xudong Yang
Shanghai Jiao Tong University

韓 礼元
物質・材料研究機構 (NIMS) 太陽光発電材料ユニット

Long-term stability is crucial for the future application of perovskite solar cells, a promising low-cost photovoltaic technology that has rapidly advanced in the recent years. Here, we designed a nanostructured carbon layer to suppress the diffusion of ions/molecules within perovskite solar cells, an important degradation process in the device. Furthermore, this nanocarbon layer benefited the diffusion of electron charge carriers to enable a high-energy conversion efficiency. Finally, the efficiency on a perovskite solar cell with an aperture area of 1.02 cm2, after a thermal aging test at 85 °C for over 500 h, or light soaking for 1,000 h, was stable of over 15% during the entire test. The present diffusion engineering of ions/molecules and photo generated charges paves a way to realizing long-term stable and highly efficient perovskite solar cells.

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