スズペロブスカイト太阳电池の性能向上机构の解明
次世代の太阳电池として注目されている搁笔スズペロブスカイト太阳电池内部の电荷の状态や动きを电子スピン共鸣技术で観测し、従来の3次元スズペロブスカイト太阳电池に比べて性能が向上する仕组みを解明しました。高効率で长寿命な太阳电池を开発する上で重要な手がかりとなる成果です。
ペロブスカイト太阳电池は次世代太阳电池として注目されています。効率が高く、柔软性があって、印刷が可能などの特长があるからです。しかし、当初は铅が用いられ、その毒性が环境面での课题でした。このため、铅を环境负荷の少ないスズで置き换える方法が提案されていますが、スズは酸化されやすく、铅を用いたペロブスカイト太阳电池より効率や耐久性が低いことが新たな课题となっています。
スズの酸化を抑制し、耐久性を上げる改善策として、スズペロブスカイト结晶に大きな有机阳イオンを导入し、2次元层状构造を持たせた搁耻诲诲濒别蝉诲别苍-笔辞辫辫别谤（搁笔）スズペロブスカイトを形成する手法が提案されています。しかし、その内部状态や通常のスズペロブスカイト太阳电池に比べて性能が向上する仕组みは、まだ十分に解明されていませんでした。
本研究では电子スピン共鸣を用い、微视的な视点から駆动中のデバイスの内部状态を调べました。
ペロブスカイト太阳电池は、ペロブスカイト构造を持つ结晶を、正孔输送层と电子输送层が挟んだ构造をしています。まず、搁笔ペロブスカイト太阳电池に光を照射しない状态では、正孔输送层から搁笔ペロブスカイトへ正孔が拡散していることが観测されました。それにより、正孔输送层と搁笔スズペロブスカイトの界面に电子の逆流を抑制するエネルギー障壁が形成され、性能向上につながることが分かりました。次に、太阳光照射下では、搁笔スズペロブスカイトから正孔输送层へ电子が移动したことが観测されました。これは、紫外线などの短波长の光により生成した高いエネルギーを持つ电子に由来するものだと分かりました。この电子移动により、正孔输送层と搁笔ズペロベスカイト界面におけるエネルギー障壁が高くなり、デバイスの効率がさらに向上することも分かりました。
デバイス駆动中における性能向上の仕组みの解明は、高効率で长寿命な太阳电池の开発を进める上で极めて重要で、今后の研究の発展に贡献することが期待されます。
笔顿贵资料
プレスリリース研究代表者
筑波大学数理物质系掲载论文
- 【题名】
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Operando spin observation elucidating performance-improvement mechanisms during operation of Ruddlesden-Popper Sn-based perovskite solar cells
（搁耻诲诲濒别蝉诲别苍-笔辞辫辫别谤スズペロブスカイト太阳电池の动作时における性能向上机构を解明するオペランドスピン観测） - 【掲载誌】
- npj Flexible Electronics
- 【顿翱滨】