ミシガン大学で発見された、ペロブスカイト半導体の急速な劣化を防ぐための洞察は、現在の薄膜太陽電池パネルより推定2〜4倍安価な太陽電池の実現に役立つ可能性がある。

研究というのは、出版された日記で案件。

ペロブスカイトは、今日のソーラーパネルで普及しているシリコンベースの半導体と組み合わせて、「タンデム」太陽電池これはシリコン太陽電池の理論上の最大効率を超える可能性があります。

「シリコン太陽電池は非常に効率が良く、非常に長期間使用できるため優れていますが、高効率カリフォルニア大学化学工学部助教授のシーウェン・ゴン氏は、「高純度のシリコンを製造するには、摂氏1000度を超える温度が必要だ」と述べた。そうしないと効率が悪くなります。」

高温になると、経済的および環境的コストが高くなります。しかし、ペロブスカイトは低温でも生成可能ですが、熱、湿気、空気にさらされると劣化します。その結果、今日のペロブスカイトの寿命は商業的に競争するには短すぎます。ソーラーパネル。

ゴングの研究は、より丈夫なペロブスカイト太陽電池を作ることを目的としており、彼女の新しい研究は案件かさばる「欠陥を鎮める」ことを示唆しています分子ペロブスカイトの安定性と全体的な寿命を延ばすのに最適です。

ペロブスカイト結晶には、ペロブスカイト内の他の成分と完全には結合していない鉛原子が含まれています。このような「配位不足サイト」は、結晶表面や結晶表面によく見られる欠陥です。粒界結晶格子に切れ目がある場所。これらの欠陥は電子の移動を妨げ、ペロブスカイト材料の崩壊を加速します。

エンジニアは、ペロブスカイトに欠陥を抑制する分子を混合すると、配位不足のリードを固定し、高温で他の欠陥が形成されるのを防ぐことができることをすでに知っています。しかしこれまで、技術者らは特定の分子がペロブスカイト細胞の耐久性にどのような影響を与えるのかを正確に把握していなかった。

「私たちは、分子のどのような特徴がペロブスカイトの安定性を具体的に向上させるのかを解明したかったのです」と化学工学の元博士研究員であり、この研究の最初の著者の一人であるホンギ・キム氏は語った。

この問題を調査するために、ゴング氏のチームはさまざまな形状とサイズの 3 つの添加剤を作成し、それらを薄膜に加えました。ペロブスカイト結晶光を吸収して電気に変換することができます。各添加剤には同一または類似の化学構成要素が含まれており、サイズ、重量、配置がそれらを区別する主な特性となっていました。

次に、チームはさまざまな添加剤がペロブスカイトとどの程度強く相互作用し、その結果膜内の欠陥の形成に影響を与えるかを測定しました。質量が大きい分子は、ペロブスカイト結晶と相互作用する結合部位が多いため、ペロブスカイトへの付着がより良好でした。その結果、欠陥の形成をよりよく防ぐ傾向がありました。

しかし、最高の添加剤は多くのスペースを占める必要もありました。分子は大きくても細いため、製造プロセス中にペロブスカイト粒子が小さくなります。粒子が小さいと、粒子境界が多くなったり、欠陥が形成される領域が多くなったりするペロブスカイトセルも生成されるため、理想的ではありません。対照的に、かさばる分子はより大きなペロブスカイト粒子の形成を強制し、その結果、膜内の粒界の密度が減少しました。

ペロブスカイト膜を摂氏 200 度以上に加熱すると、嵩高い添加剤が膜の特徴的なスレートブラックの色をより多く保持し、構造欠陥の発生が少なくなることが確認されました。

「添加剤を設計する際にはサイズと構成の両方が重要であり、この設計哲学をさまざまなペロブスカイト配合物に適用して、添加剤の寿命をさらに向上させることができると考えています。ペロブスカイト太陽電池 、発光デバイスと光検出器です」と、高分子科学と工学の博士課程の学生であり、この研究の最初の著者の一人であるカルロス・アレハンドロ・フィゲロア・モラレスは述べた。詳細情報: