ピリジンアミン駆動による配位および水素結合界面鈍化を用いた高効率ペロブスカイト太陽電池の実現

CHEN Xin ,  

HU Li-hua ,  

ZHANG Zuo-lin ,  

CUI Hong-jun ,  

CHEN Cong ,  

摘要

ペロブスカイト太陽電池(PSCs)は優れた光電変換効率で注目されているが、配位されていないPb2+イオンやハロゲン空孔などの本質的欠陥による非放射再結合およびイオン移動が、長期運転の安定性および商業化の進展を著しく制約している。本研究では、新規なピリジンアミン系添加剤として3-アミノ-2,6-ジクロロピリジン(ADCP)を提案し、デバイスの効率と安定性を協調して向上させる。ADCPは、Pb2+と配位可能なピリジン窒素部位と、ハロゲン陰イオンと水素結合を形成可能なアミノ官能基を併せ持ち、「二重部位」による欠陥の化学的鈍化と格子の安定化を実現する。一方でPbに関連する深いエネルギー状態のトラップを弱め欠陥密度を低減し、他方で薄膜の結晶品質向上と界面の電荷伝達/抽出の最適化を促進する。この戦略に基づくデバイスは25.59%の光電変換効率(PCE)を達成し、約500時間の試験期間中に初期PCEの81%を保持するという大幅に強化された長期安定性を示した。本研究は、ピリジンアミン駆動の「配位-水素結合」協調的鈍化がPSCsの安定性のボトルネックを緩和し、高効率で持続可能なペロブスカイト太陽電池デバイス構築のための普遍的な分子設計と界面制御の道を提供することを示している。

关键词

ペロブスカイト太陽電池;水素結合;ピリジンアミン

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