Forscher der Universität Tsukuba haben die Elektronenspin-Resonanztechnologie verwendet, um den Zustand und die Bewegung der Ladung in Ruddlesden-Popper-Zinnbasis-Basis-Solarzellen, einer aufkommenden Technologie für Solarzellen der nächsten Generation, zu beobachten. Sie haben einen Mechanismus entdeckt, der die Leistung dieser Zellen im Vergleich zu herkömmlichen dreidimensionalen Perowskit-Solarzellen auf Zinnbasis verbessert. Ihre Ergebnisse signalisieren einen großen Sprung nach vorne bei der Entwicklung hocheffizienter, lang anhaltender Solarzellen.
Perovskit-Solarzellen erregen als Solarzellen der nächsten Generation aufmerksam. Diese Zellen haben eine hohe Effizienz, sind flexibel und können unter anderem gedruckt werden. Blei wurde jedoch ursprünglich in ihrer Herstellung eingesetzt, und seine Toxizität ist zu einem Umweltproblem geworden. Daher wurde eine Methode zum Ersetzen von Blei durch Zinn, das eine geringe Umweltauswirkung aufweist, vorgeschlagen. Trotzdem ist Zinn leicht zu oxidieren; Infolgedessen sind die Effizienz und Haltbarkeit von Zinn -Perowskit -Solarzellen niedriger als die von Blei -Perovskit -Solarzellen.
Um die Haltbarkeit von Zinnperovskit durch Unterdrückung der Zinnoxidation zu verbessern, wird eine Methode, die große organische Kationen in Zinn-Perovskit-Kristalle einführt, um eine zweidimensionale Schichtstruktur zu bilden, die als Ruddlesden-Popper (RP) Zinnbasis Perowskites namens Zinnbasis bildet. Der interne Zustand dieser Struktur und der Mechanismus, durch den sie die Leistung verbessert, wurden jedoch nicht vollständig aufgeklärt.
In dieser Studie verwendeten die Forscher die Elektronen -Spin -Resonanz, um einen RP -Perovskit -Solarzellen -Innenzustand während des Betriebs aus mikroskopischer Sicht zu untersuchen.
Perovskit -Solarzellen haben eine Struktur, in der Loch- und Elektronentransportschichten einen Perovskit -Kristall umgeben. Erstens, wenn kein Licht auf der RP -Perovskit -Solarzellenzelle bestrahlt wurde, diffundierte Löcher von der Lochtransportschicht zur RP Perovskit. Dies führte zur Bildung einer Energiebarriere an der Lochtransport-Schicht-RP-Zinn-Perowskit-Grenzfläche, die den Rückfluss der Elektronen unterdrückte und damit die Leistung verbesserte. Zweitens bewegten sich die Elektronen unter Sonneneinstrahlung Perovskit auf RP-Basis auf die Lochtransportschicht, was auf die hochwertigen Elektronen zurückzuführen ist, die durch Kurzwellenlänge wie Ultraviolettstrahlen erzeugt werden. Further, they found that this electron transfer increased the energy barrier at the hole transport layer-RP tin perovskite interface, further improving the device’s efficiency.
Das Verständnis des Mechanismus hinter den Leistungsverbesserungen während des Gerätebetriebs ist entscheidend für die Entwicklung hocheffizienter, lang anhaltender Solarzellen und wird zu zukünftigen Forschungsentwicklungen beitragen
Diese Arbeit wurde von der Japan Science and Technology Agency Mirai (Zuschüsse Nr. JPMJMI20C5, JPMJMI22C1 und JPMJMI22E2), Japan; durch die neue Organisation für Energie- und Technologieentwicklung, Green Innovation, Japan; Von der Japan Society for the Focotion of Science, Stipendien für wissenschaftliche Forschung (Kakenhi) (Grant Nr. 24K01325), Japan; von der Universität Tsukuba, Organisation zur Förderung strategischer Forschungsinitiativen, Japan; und durch die JST Spring (Grant Nr. JPMJSP2124), Japan.
