スズ系ペロブスカイト太阳电池が电子输送层の改良で高効率化するメカニズムを解明
铅を含まず环境负荷が少ないペロブスカイト太阳电池として注目されているスズ系ペロブスカイト太阳电池において、电子输送层の改良でより高い开放电圧が実现されるメカニズムを、电子スピン共鸣法を用いて解明しました。スズ系ペロブスカイト太阳电池のさらなる高効率化を目指す上で重要な成果です。
ペロブスカイト太阳电池は軽量で柔软性があり、印刷技术で製造が可能であるなどの特徴を持つため、次世代型太阳电池として注目されています。その中でも高効率なペロブスカイト太阳电池には、铅系ペロブスカイトが用いられてきました。しかし、铅には毒性の悬念があるため、幅広い実用化に向けて、铅を环境负荷の少ないスズで代替したスズ系ペロブスカイトが注目されています。
スズ系ペロブスカイト太阳电池は、铅系ペロブスカイト太阳电池と比べてエネルギー変换効率が低いことが新たな课题となっていましたが、炭素原子が球状になったフラーレン（颁60）にインデンという炭化水素分子を二つ结合させたインデン-颁60二付加体（滨颁叠础）を电子输送层に用いると、性能が向上することが知られていました。しかし、その详细なメカニズムは未解明でした。
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。本研究では、电子スピン共鸣法を用いてスズ系ペロブスカイトと电子输送层の界面の电子拡散を観测し、その界面におけるバンド曲がりを调べました。
その结果、これまで一般的だったフラーレン诱导体の笔颁叠惭を电子输送层に用いた场合、スズ系ペロブスカイトとの界面において、开放电圧（取り出せる最大电圧）が低下する原因となる电荷再结合が生じやすいバンド曲がりが生じていました。一方、高い开放电圧が得られることが知られている滨颁叠础を用いた场合には、电荷再结合の抑制に有利なバンド曲がりに近づくことが明らかになりました。
本研究で得られた知见をもとにすることで、スズ系ペロブスカイト太阳电池のさらなる効率化への取り组みが进む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】
-
Electron diffusion at Sn perovskite/fullerene derivative interfaces and its influence on open-circuit voltage
（厂苍ペロブスカイト/フラーレン诱导体界面における电子拡散とその开放电圧への影响） - 【掲载誌】
- npj Flexible Electronics
- 【顿翱滨】