高性能逆型ペロブスカイト太陽電池のための機能化ハロゲン化アンモニウムを用いた非対称二重界面パッシベーション
Asymmetric Dual-Interface Passivation with Functionalized Ammonium Halides for High-Performance Inverted CsPbI2Br Perovskite Solar Cells
本研究では、無機ペロブスカイト太陽電池(PSC)における界面欠陥パッシベーションの重要性に着目し、ボトム(正孔輸送層)とトップ(電子輸送層)の異なる化学的環境に対応するため、2種類の有機アンモニウムヨウ化物塩、フェニルエチルアンモニウムヨウ化物(PEAI)と2-チオフェンメチルアンモニウムヨウ化物(ThMI)を用いて、逆型PSCの界面を個別に変調した。ボトム界面のPEAIおよびThMIによる修飾は、特にPEAIが充填係数(FF)を大幅に向上させた。一方、トップ界面のパッシベーションは開放電圧(Voc)を効果的に向上させ、ThMIはチオフェン部分を介してPb2+欠陥を中和することで、PEAIよりも優れた電圧上昇能力を示した。この相補的な選択性を活用し、ボトムにPEAI、トップにThMIを用いた非対称二重界面パッシベーション構造を構築した結果、FFとVocの両方が相乗的に向上し、最適化されたデバイスは15.44%の最高電力変換効率(PCE)、1.15 VのVoc、16.34 mA/cm2のJsc、82.15%のFFを達成した。これは対照デバイス(11.79%)を大幅に上回る結果である。
- 非対称二重界面パッシベーション構造により、逆型ペロブスカイト太陽電池の電力変換効率(PCE)を対照デバイスの11.79%から15.44%に向上させた
ペロブスカイト太陽電池の界面パッシベーション技術による効率向上は、次世代太陽電池の実用化に向けた重要な進展。本研究では、非対称二重界面パッシベーションにより変換効率を11.79%から15.44%へと約31%向上させた点が注目に値する。これは材料科学の改良であり、エネルギー分野における太陽光発電のコスト競争力向上に寄与する可能性がある。ただし、実験室レベルの成果であり、量産化や長期安定性の実証は今後の課題であるため、投資判断においては過度な期待は禁物。