ペロブスカイト太陽電池の安定性が次のマイルストーンに到達

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コントロールのペロブスカイト層 (左) では、微結晶が完全に整列しておらず、ボイドが形成されることがあります。新しいバリアント (右) では、双極子ポリマーが小さな結晶を緩和し、熱機械的応力を軽減します。クレジット G. リー/HZB

対照のペロブスカイト層 (左) では、微結晶が完全に整列しておらず、空隙が形成されることがあります。新しいバリアント (右) では、双極子ポリマーが小さな結晶を緩和し、熱機械的応力を軽減します。クレジット
G.李/HZB

要約：
ハロゲン化ペロブスカイトの材料クラスは、さらに低コストでさらに多くの太陽光発電を実現する大きな希望と見なされています。この材料は非常に安価で、最小限のエネルギー入力で薄膜に加工でき、従来のシリコン太陽電池よりも大幅に高い効率をすでに達成しています。

ペロブスカイト太陽電池の安定性が次のマイルストーンに到達

ベルリン、ドイツ | 投稿日: 27 年 2023 月 XNUMX 日

目標: 20 年間の屋外安定性
ただし、太陽電池モジュールは、大きな温度変動にさらされている屋外条件で、少なくとも 20 年間安定した出力を提供することが期待されています。シリコン PV はこれを簡単に管理できますが、半有機ペロブスカイトはかなり速く性能を失います。「太陽光は PV セルの内部を摂氏 80 度まで加熱します。暗闇では、セルはすぐに外気温まで冷却されます。これにより、ペロブスカイト微結晶の薄層に大きな機械的応力が発生し、欠陥や局所的な相転移さえも引き起こし、薄膜の品質が失われます」と、HZB の大規模なグループを率いる Antonio Abate 教授は説明しています。

調べた化学変化
彼のチームと多くの国際的なパートナーと共に、彼はさまざまな太陽電池構造でペロブスカイト薄膜の安定性を大幅に改善する化学変化を調査しました。使用された nip アーキテクチャ。

ストレスに負けない「ソフトシェル」
「以前の結果に基づいてデバイス構造とプロセスパラメーターを最適化し、最終的に b-ポリ (1,1-ジフルオロエチレン) または略して b-pV2F を使用して決定的な改善を達成することができました」と、博士号を取得している Guixiang Li は述べています。 Abate教授監修。 b-pV2F 分子は、双極子が交互に配置されたジグザグ鎖に似ています。「このポリマーは、個々のペロブスカイト微結晶をソフトシェルのように薄膜で包み込み、熱機械的応力に対する一種のクッションを作り出しているようです」と Abate 氏は説明します。

ピンアーキテクチャの記録的な効率 24,6%
実際、走査型電子顕微鏡画像は、b-pV2F を含む細胞では、小さな顆粒が少し寄り添っていることを示しています。「さらに、b-pV2F の双極子鎖は電荷キャリアの輸送を改善し、セルの効率を高めます」と Abate は言います。実際、彼らは実験室規模で最大 24.6% の効率でセルを製造しました。これは、ピンアーキテクチャの記録です。

XNUMX年間の屋外使用
新たに製造された太陽電池は、+80℃から-60℃の間で 1000 サイクル以上、1 時間の連続 96 太陽相当の照明にさらされました。これは屋外で約20年間の使用に相当します。「これらの極度のストレス下でも、最終的に XNUMX% の効率を達成しました」と Abate 氏は強調します。それはすでに正しい大きさです。損失をもう少し減らすことが実現可能であれば、ペロブスカイト太陽電池モジュールは XNUMX 年後も元の出力のほとんどを生産することができます。この目標は今や手の届くところまで来ています。

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コンタクト：
アントニア・レートガー
Helmholtz-ZentrumベルリンのMaterialien und Energie
オフィス：0049-308-062-43733

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