大環カップ芳香族に基づくペロブスカイト/PCBMヘテロ接合界面工学と逆型ペロブスカイト太陽電池への応用

YANG Xue-ke ,  

HE Zhen ,  

PU Yuan-wei ,  

LIANG Yong-chao ,  

ZHAO Feng-gui ,  

ZUO Ying-qi ,  

WANG Chu-ying ,  

XIONG Jian ,  

摘要

逆型ペロブスカイト太陽電池(PSCs)の性能と安定性は、ペロブスカイト/[6,6]-フェニル-C61-酪酸メチルエステル(PCBM)のヘテロ接合における欠陥蓄積および不良界面接触により引き起こされる非放射再結合によって深刻に制限されています。本論文では、PVSK/PCBM界面に内在する欠陥問題を解決するために、4-スルホニルカップ[6]芳香族(SC6A)に基づく多機能界面修飾戦略を提案します。カップ芳香族誘導体であるSC6Aは、カップ状の大環芳香骨格を持ち、豊富なスルホン酸基(-SO3H)およびヒドロキシ基(-OH)を備えています。ペロブスカイト表面に多部位かつ全方位の覆いを実現し、多様な欠陥を同時にパッシベーションし、キャリアの非放射再結合を抑制します。その独特の空洞構造はPCBMとπ-π相互作用を形成し、PCBM分子の分布を制御し、その分散性を改善するのに寄与します。これによりPCBM薄膜の均一性が向上し、不良な界面接触が最適化され、さらにキャリア輸送効率が促進されます。これらの相乗効果により、SC6A修飾デバイスは24.56%の高い電力変換効率(PCE)を達成しました。さらに、SC6Aベースのデバイスは優れた安定性を示し、N₂雰囲気下で1500時間保存後も初期PCEの93%を維持し、65℃で500時間熱老化後も80%を維持し、未修飾対照デバイスを大きく上回りました。

关键词

4-スルホニルカップ[6]芳香族;界面修飾;逆型ペロブスカイト太陽電池

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