筑波大學揭開鈣鈦礦太陽電池低成本材料性能下降之原因

 

刊登日期:2024/12/7
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日本筑波大學利用電子自旋共振從微觀角度對使用於鈣鈦礦太陽電池之低成本材料HND-2NOMe的內部狀態進行調查,並解明了局部電荷遷移率雖高但裝置性能卻降低的原因。性能下降機制的解明將可望有助於太陽電池的改良。

鈣鈦礦太陽電池為近年受到廣泛關注的次世代太陽能技術,然而,做為主流電洞傳輸材料的spiro-OMeTAD尚有合成複雜、成本高等缺點。為了克服這些缺點,雖已開發了易於合成且成本低廉的電洞傳輸材料HND-2NOMe,但仍有電流減少等性能下降的弱點,其原因亦尚未解明。

筑波大學利用電子自旋共振從微觀角度釐清內部狀態,進行了性能降低原因分析。結果發現在沒有光的黑暗條件下,觀察到電洞從鈣鈦礦移動到HND-2NOMe,形成了電洞難以在鈣鈦礦與HND-2NOMe界面處流動的能量障礙,進而導致性能下降。

另一方面,雖然形成了電洞障位(Hole Barrier),但使用HND-2NOMe的太陽電池在太陽光照射下幾乎沒有電洞的蓄積,並可知與電洞傳輸機能的穩定性有關。推論是因為HND-2NOMe具有準平面結構,因此具有高局部電荷遷移率。性能雖低但機能呈現穩定的特性對於提高裝置性能的製造指南極為重要,可望有利於今後的研究開發。


資料來源: https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20241024180000.pdf
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