近年、研究者たちは、幅広い普及を促進するためにさまざまな太陽電池の設計を研究してきました。最近、研究者たちは、従来の太陽電池に比べて優れている点から、有機太陽電池の効率を戦略的に高めています。ペロブスカイト材料を使用する有機太陽電池は、製造コストが低く、柔軟性と調整性に優れています。
蘇州大学蘇州重点実験室（新規半導体・光電子材料・デバイス研究室）の研究者らは、ワイドバンドギャップペロブスカイトにおける相分離を低減する方法を開発した。これらのタンデムセルは理論的には高い電力変換効率（PCE）と安定性を達成できる可能性があるものの、相分離によってワイドバンドギャップペロブスカイトの性能が低下し、相互接続層の再結合が阻害されるという課題に直面している。
これにより、ペロブスカイト/有機タンデムセルの性能と安定性が向上します。説明されている戦略には、擬似三重ハロゲン化物合金を、ヨウ素と臭素を含む混合ハロゲン化物ペロブスカイトに組み込むことが含まれます。
有機太陽電池は、認証済みの最大電力変換効率（PCE）が19.4%であるにもかかわらず、依然としてシリコン太陽電池に劣っている。効率と安定性を向上させるため、研究者らは有機太陽電池と混合ハロゲン化物ワイドバンドギャップペロブスカイトを融合させ、ペロブスカイト／有機タンデム太陽電池を生成することを提案している。
別の研究では、ケンブリッジ大学の科学者によるちょっとした工夫で、クリーン燃料の生成を飛躍的に向上させることができるという結論が出された。
実験結果
研究者らは、ペロブスカイト/有機タンデム太陽電池を使用して、ワイドバンドギャップペロブスカイトの相分離を抑制するための提案技術を評価しました。初期テストでは、タンデム太陽電池のPCEは25.82%、認定PCEは25.06%、動作安定性は1,000時間であることが示されました。
タンデム太陽電池の課題と解決策
研究者らは、擬似ハロゲンチオシアン酸イオンをヨウ素/臭化物混合ハロゲン化物ペロブスカイトに導入すると、太陽電池内でハロゲン化物元素が分離するのを防ぐことができることを発見しました。チオシアン酸は最終的に結晶化を遅らせ、イオンの移動を防ぎ、太陽電池内での電荷の移動を促進します。
今後の展望 効率的な有機太陽電池
将来的には、この手法を拡張して、さまざまな組成の他のワイドバンドギャップペロブスカイトに適用できる可能性があります。これにより、最終的には新しいペロブスカイト/有機太陽電池の開発につながる可能性があります。これらの将来のバージョンは、さまざまな光強度下でより安定し、より高い PCE を持ち、劣化するまでの期間が長くなる可能性があります。
