新境地開拓: 透明ペロブスカイト太陽電池で記録的な電圧を達成

ドイツのシュツットガルト大学の研究者チームは、ペロブスカイト太陽電池の分野で画期的な進歩を遂げました。彼らは、1.78 V という驚異的な電圧を備えた単接合透明ペロブスカイト太陽電池の開発に成功し、業界の新記録を樹立しました。

 

このセルの主要なコンポーネントは、すべてのペロブスカイトの中でもエネルギー バンドギャップが高いことで知られるハイブリッド メチルアミン塩化鉛 (MAPbCl3) ペロブスカイト材料です。このユニークな材料は、モノのインターネット (IoT) やソーラー ウィンドウなどの用途と、多接合太陽電池の両方において、ワイド バンドギャップ ペロブスカイト太陽電池の刺激的な可能性を切り開きます。

 

これまで、バンドギャップの広い単一接合ペロブスカイトは、高電圧を達成するのに苦労していました。この制限は、結晶化速度が速いことと、材料の前駆体の溶解度が低いことにあります。その結果、フィルムの被覆が不完全になり、フィルムの形態が不規則になります。

 

この制限を克服するために、研究チームは、グローブボックス内で分子状窒素 (N2) ガス下でアニールする 2 段階の堆積方法を採用しました。アニーリング雰囲気を制御することにより、バルク特性に影響を与えることなく、MAPbCl3 の結晶化速度に影響を与えることができました。このプロセスにより、表面被覆率と膜の均一性が大幅に向上しました。

 

太陽電池の構築には、フッ素ドープ酸化スズ (FTO) 基板、二酸化炭素チタン (C/TiO2) ベースの電子輸送層 (ETL)、TiO2 メソ多孔質層、 MAPbCl3 吸収体、Spiro-OMeTAD 正孔輸送層 ​​(HTL)、および金 (Au) 金属コンタクト。

 

標準的な照明条件下では、セルは優れた性能指標を示しました。電力変換効率 0.81%、開放電圧 1.71 V、短絡電流密度 0.73 mA cm-2、曲線因子 64.7% を達成しました。

 

注目すべきことに、この電池は 1.78 V という非常に高い開回路電圧を示しました。これは、MAPbCl3 ベースのペロブスカイト太陽電池としてはこれまでに記録された最高値です。この電圧は、狭いバンドギャップ向けに最適化された従来の spiro-OMeTAD 正孔輸送層を使用して達成されたことは言及する価値があります。この驚くべき結果は、狭いバンドギャップを備えた世界記録効率のペロブスカイト太陽電池に使用されているものと同じ接点が、このような高電圧に耐えられることを示しています。

 

研究者らは、ACS Publications で入手可能な「最高電圧ペロブスカイト太陽電池用の MAPbCl3 光吸収体」というタイトルの最近の論文で研究結果を発表しました。

 

この画期的な成果は、高電圧ペロブスカイト太陽電池のさらなる進歩への道を切り開き、より効率的で持続可能なエネルギー ソリューションに近づけます。より幅広い用途と性能の向上の可能性により、ペロブスカイト太陽電池の未来はこれまで以上に明るく見えます。