太陽エネルギーは、化石燃料ベースのエネルギー資源への依存を減らし、よりクリーンなエネルギー形態を選択する有望な方法です。この再生可能エネルギーを利用できる太陽電池は、長年にわたって大きな進歩を遂げてきました。
金属ハロゲン化物ペロブスカイトは、将来有望な光吸収材料として大きな注目を集めています。太陽電池これは、太陽光から効率的にエネルギーを生成できる優れた光電子特性によるものです。
高電力変換効率 (PCE) のペロブスカイト太陽電池 (PSC) を構築するための材料としてよく選ばれるのは、多結晶ホルムアミジニウムヨウ化鉛 (FAPbI) です。3）エネルギーバンドギャップが狭いため。優れた光電子特性と多用途性にもかかわらず、FAPbI のような多結晶ペロブスカイト3彼らは多くの場合、自分の製品に欠陥（不完全性）を抱えています。結晶構造にとって有害なものは、構造的安定性そしてキャリアダイナミクスは、最終的にエネルギー変換能力に影響を与えます。
このギャップを埋めるために、光州科学技術大学 (GIST) の Hobeom Kim 教授が率いる研究チームは、欠陥を大幅に削減し、PCE と安定性を向上させる新しい欠陥不動態化戦略を開発しました。ペロブスカイト太陽電池。
彼らの最近の研究では出版された2024 年 7 月 4 日ネイチャーコミュニケーションズ、チームは、六方晶系ポリタイプ (6H) [同じ組成を持つ異なる構造形態] ペロブスカイトを立方晶系ポリタイプ (3C) FAPbI に導入すると報告しました。3これにより、同等の製品と比較した場合、PCE が顕著に増加しました。しかし、なぜ 6H ペロブスカイト ポリタイプを使用するのでしょうか?
「これまでの典型的なアプローチは、欠陥の問題に対処するために外部の化学試薬を導入することでした。しかし、外部の試薬を導入すると、結晶成長中のペロブスカイトの結晶品質に直接影響を与える可能性があるため、私たちの研究はそのような安定剤には依存していません。」その代わりに、私たちはペロブスカイトの化学的に同一のポリタイプ、つまりペロブスカイトの欠陥の形成を効果的に抑制するコーナー共有成分を含む6Hポリタイプを採用しています」とキム教授は説明する。
研究者らは6HペロブスカイトをFAPbIに組み込んだ3、過剰なヨウ化鉛と塩化メチルアンモニウムを使用し、それによって主要な欠陥サイト (ハロゲン化物空孔、V) に介入する成分を作成します。私+) α 相立方体ポリタイプ (3C) FAPbI3。彼らは、6H 相が FAPbI の構造的完全性とキャリアダイナミクスを改善することを発見しました。
3。これにより、18 マイクロ秒を超える超長キャリア寿命、24.13% の PCE を持つ PSC、21.92% の PCE を持つモジュール (認定済み) が実現しました。電力変換効率21.44%）、長期的な動作安定性を実現します。
研究者らは、3C/6H ヘテロ多型ペロブスカイト設計が多結晶ペロブスカイト膜の理想的な構成に最も近いのではないかと示唆しました。この研究では、工学的欠陥がどのように発生するかを実証しました。ペロブスカイト個人用および屋上などの商用用途向けの高度な PSC の開発を加速できます。ソーラーパネル、ウェアラブル電子機器、ポータブル充電器など。「ペロブスカイト太陽電池は、カーボンニュートラルを達成し、地球温暖化に対処するための革新的なソリューションを提供します。その効率性、多用途性、および消費電力の削減
環境への影響それらを持続可能な未来への移行に不可欠な要素にするのです」とキム教授は結論づけています。詳細情報:
Hobeom Kim et al、高効率で安定したペロブスカイト太陽電池のための 6H ペロブスカイトポリタイプによる浅レベル欠陥不動態化、ネイチャーコミュニケーションズ（2024年）。DOI: 10.1038/s41467-024-50016-6引用:
欠陥不動態化戦略によりペロブスカイト太陽電池の効率が向上 (2024年9月10日)2024 年 9 月 10 日に取得https://techxplore.com/news/2024-09-defect-passivation-strategy-perovskite-solar.html より
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