2つの界面、1つの分子
ペロブスカイト太陽電池は、実験室の小さなセルから完全なモジュールにスケールアップすると、効率と安定性が低下する。上海交通大学、中国エネルギー機器福建科学技術イノベーション研究所のCATL 21Cラボ、上海非炭素エネルギー変換利用研究所のチームが、2つの界面を同時に解決した。
研究者たちは、製造中に二官能性分子スペーサーとして5-アミノ吉草酸ヨウ化水素酸塩（5AVAI）を導入した。そのカルボキシル基はペロブスカイトの下にある自己組織化単分子膜に結合し、表面の濡れ性と分子配向を改善する。そのアミノ基はペロブスカイトと輸送層と相互作用し、それらの間の接触を強化する。追加の後処理工程は不要である。
10cmモジュールの数値
ペロブスカイトが結晶化するにつれて、5AVAIの一部が上面に向かって移動し、欠陥を不動態化し、格子歪みを緩和する。このin-situアプローチを用いて、チームはスケーラブルなスロットダイコーティングで製造された、開口面積64平方センチメートルの10cm×10cmモジュールで、電力変換効率22.31パーセント、認証値21.69パーセントを報告した。
耐久性の数値は効率と同じくらい重要である。モジュールは75°Cでの2,000時間の連続運転後、初期効率の95.6パーセントを維持し、大型ペロブスカイトモジュールで報告された中で最高の結果の一つである。
なぜスケーリングが依然として難しいのか
小面積のペロブスカイトセルは現在27パーセントを超える効率を達成しているが、その性能を商業用モジュールサイズに移行することが難しい部分であった。大きな表面を均一にコーティングするのは困難であり、セルストリップ間の相互接続が電力を生成しないデッドエリアを生み出す。
濡れ性、界面接触、歪みを単一の製造工程で修正することにより、この方法は長寿命のペロブスカイト製品の製造へのより簡単な道を提供する。グリッド規模での展開は、これらの結果が産業用コーティングラインでどこまで維持されるかにかかっている。
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