研究者らが光、熱、紫外線ストレス下でのペロブスカイト太陽電池モジュールの安定性の記録を達成

国際研究チームは、業界互換性のある化学{0}}による不動態化技術により、光、熱、紫外線ストレス下でのペロブスカイト太陽電池モジュールの記録的な安定性を達成しました。-特に、48 cm2 のデモンストレーション モジュールは、1 太陽光に 5,000 時間浸漬し、最大電力点 (MPP) を保った後も、初期効率の約 95% を維持しました。

「この研究の主な新規性は、従来のイオン性の嵩高い陽イオンではなく、中性分子に基づく二次元（2D）ペロブスカイトの共結晶工学戦略を導入したことです」と担当著者のナルゲス・ヤグービ・ニア氏は pv 誌に語り、この研究はベンゾグアナミン（BGA）として知られる中性トリアジン-ベースの分子が「集合体を形成する配座異性体」として機能することが実証されたと付け加えた。{{1}イオン交換ではなく分子間相互作用による化学量論的 2D ペロブスカイト共結晶相-。」

研究者らは、BGAが「強力なルイス付加物と分子間結合を形成」することによってペロブスカイト複合薄膜のハロゲン化物空孔とカチオン空孔の両方を選択的に不動態化し、多機能剤として作用すると判断した。

「これらの BGA- ベースの 2D ペロブスカイト フィルムは、長時間の周囲照明下でのイオンの移動と揮発性 MA+ カチオンのガス放出を効果的にブロックします」と研究者らは述べ、安定した 2D ペロブスカイト相は元の 3D ペロブスカイトの化学量論を変化させないと付け加えました。

Yaghoobi Nia 氏によると、3D レイヤーへの損傷を避けるために、非極性の業界適合性溶媒を使用することも斬新でした。{0}{1}

最適化されたペロブスカイト太陽電池における処理フィルムのデモンストレーションでは、1 太陽光に浸し MPP 条件で 5,000 時間放置した後でも 95% を超える効率が維持されました。熱ストレス テストでは、ターゲット デバイスは 85℃ で 5,000 時間後に 91% 以上の効率保持率を示し、大気条件での 1,000 時間の連続 UV 曝露および MPP 追跡下でも 98% 以上の効率保持率を示しました。

研究者らはまた、18.5%の電力変換効率とIEC/ISOS商用要件を超える安定性レベルを備えた、最大48cm²のアクティブエリアを備えたモジュールも製造しました。小面積の太陽電池の効率は 23.4% でした。-

「私たちの共結晶工学手法は、以前に発表された結果と比較して、効率と安定性の両方において明らかな向上を示しています」と研究者らは述べています。{0} 「これらの進歩を総合すると、ペロブスカイトの商業化に対する最後の大きな障壁の 1 つである、現実的な動作条件下でのモジュールの長期安定性という問題に直接対処できます」と Yaghoobi Nia 氏は述べています。

製造可能性に関しては、共結晶エンジニアリング プロセスは既存のペロブスカイト製造ワークフローと互換性があるように設計されています。{0}

「プロセスの観点から見ると、これは標準の 3D ペロブスカイト層の上に 1 回の追加の堆積ステップです」と Yaghoobi Nia 氏は説明し、複雑な合成、高温処理、真空ステップ、または新たな資本を投入するツールは必要ないと付け加えました。{{1} 「これにより、既存の太陽光発電製造ラインへの技術移転の障壁が低くなります」と彼女は指摘した。

2D 共結晶層は、- 非極性溶媒からの溶液堆積とそれに続く穏やかな熱アニーリングによって形成されます。 「重要なのは、その複雑さは技術的なものではなく化学的なものであるということです。イノベーションは追加の製造ステップではなく、分子設計と界面化学にあります。これにより、このアプローチはスケールアップと産業導入にとって非常に魅力的になります。」と Yaghhoobi Nia 氏は強調しました。-

この研究は、Iritaly Trading Company とエコール ポリテクニック フェデラーレ ドゥ ローザンヌ（EPFL）のチームが主導し、ローマ大学トル ヴェルガタ校、物質構造研究所、アルゴンヌ国立研究所、イタリアに本拠を置く Greatcell Solar の研究者が参加しました。-

研究者らは、BGA での研究を「非極性溶媒を使用して独自の共結晶低次元ペロブスカイト相を実現し、高効率で安定したペロブスカイト デバイスを実現する画期的な化合物」であると評価しました。{{0}

これについては、Nature Energy に掲載された「効率と安定性が向上したペロブスカイト太陽電池モジュール用の二次元ペロブスカイト相の共結晶工学{{0}{1}」に詳しく説明されています。