Perovskite solar cell: 20% conversion efficiency, 1000h operation!
ーNIMS Introduces Phosphonic Acid Derivativesー
National Institute for Materials Science (NIMS):
While maintaining a photoelectric conversion efficiency of 20% or more,
Withstands continuous power generation for 1,000 hours,
We developed a new perovskite solar cell.
Next generation perovskite solar cells:
Next-generation perovskite solar cells are attracting attention.
It is characterized by “lower manufacturing cost and easier processing than conventional ones”.
photoelectric conversion efficiency
Both durability
Conventional perovskite solar cells are susceptible to degradation through reaction with moisture.
The challenge was to achieve both high photoelectric conversion efficiency and durability.
New perovskite solar cell:
At NIMS this time,
At the interface between the electron transport layer and the perovskite layer,
introducing a hydrazine derivative having a fluorine atom,
We developed a new perovskite solar cell.
Suppression of power generation loss
Increased durability
Through the electron-transport layer, they “blocked water molecules from entering the perovskite layer.”
“Suppressing the formation of perovskite surface defects, suppressing power generation loss and improving durability” has been achieved.
Introduction of phosphonic acid derivatives:
A phosphonic acid derivative was introduced between the hole transport layer and the perovskite layer.
By minimizing the defects in the hole-transporting layer, the efficiency of the solar cell was also improved.
Fabricated on plastic:
The newly developed perovskite solar cell is
“It can be fabricated on plastic at about 100 degrees Celsius.”
“It can also be applied to reduce the weight of general-purpose solar cells,” he said.
Molecular design for interface control:
In the future, we will create a database of molecules that can be introduced into the interface.
Furthermore, molecular design for interface control is performed.
Promote research on highly efficient and durable perovskite solar cells.
(Impress Watch)-Yahoo! News
https://news.yahoo.co.jp/articles/986ef60abe2e9a4e2d3bbc31fea7bf6fdba68060
Cellule solaire pérovskite : 20% d’efficacité de conversion, 1000h de fonctionnement !
ーNIMS présente des dérivés d’acide phosphoniqueー
Institut national des sciences des matériaux (NIMS) :
Tout en maintenant un rendement de conversion photoélectrique de 20 % ou plus,
Résiste à la production d’énergie continue pendant 1 000 heures,
Nous avons développé une nouvelle cellule solaire en pérovskite.
Cellules solaires en pérovskite de nouvelle génération :
Les cellules solaires à pérovskite de nouvelle génération attirent l’attention.
Il se caractérise par “un coût de fabrication inférieur et un traitement plus facile que les produits conventionnels”.
efficacité de conversion photoélectrique
Les deux durabilité
Les cellules solaires à pérovskite conventionnelles sont susceptibles de se dégrader par réaction avec l’humidité.
Le défi consistait à atteindre à la fois une efficacité de conversion photoélectrique et une durabilité élevées.
Nouvelle cellule solaire pérovskite :
Au NIMS cette fois,
A l’interface entre la couche de transport d’électrons et la couche de pérovskite,
introduction d’un dérivé d’hydrazine ayant un atome de fluor,
Nous avons développé une nouvelle cellule solaire en pérovskite.
Suppression de la perte de production d’énergie
Durabilité accrue
À travers la couche de transport d’électrons, ils “ont empêché les molécules d’eau de pénétrer dans la couche de pérovskite”.
“La suppression de la formation de défauts de surface en pérovskite, la suppression de la perte de production d’énergie et l’amélioration de la durabilité” ont été réalisées.
Introduction de dérivés d’acide phosphonique :
Un dérivé d’acide phosphonique a été introduit entre la couche de transport de trous et la couche de pérovskite.
En minimisant les défauts dans la couche de transport de trous, l’efficacité de la cellule solaire a également été améliorée.
Fabriqué sur du plastique :
La nouvelle cellule solaire pérovskite est
“Il peut être fabriqué sur du plastique à environ 100 degrés Celsius.”
“Il peut également être appliqué pour réduire le poids des cellules solaires à usage général”, a-t-il déclaré.
Conception moléculaire pour le contrôle d’interface :
Dans le futur, nous créerons une base de données de molécules pouvant être introduites dans l’interface.
De plus, une conception moléculaire pour le contrôle de l’interface est réalisée.
Promouvoir la recherche sur les cellules solaires à pérovskite hautement efficaces et durables.
(Impress Watch) – Yahoo Actualités
Perowskit-Solarzelle: 20 % Umwandlungswirkungsgrad, 1000 h Betrieb!
ーNIMS führt Phosphonsäurederivate einー
Nationales Institut für Materialwissenschaften (NIMS):
Während eine photoelektrische Umwandlungseffizienz von 20 % oder mehr beibehalten wird,
Widersteht kontinuierlicher Stromerzeugung für 1.000 Stunden,
Wir haben eine neue Perowskit-Solarzelle entwickelt.
Perowskit-Solarzellen der nächsten Generation:
Perowskit-Solarzellen der nächsten Generation erregen Aufmerksamkeit.
Es zeichnet sich durch “geringere Herstellungskosten und einfachere Verarbeitung als herkömmliche” aus.
photoelektrische Umwandlungseffizienz
Beide Haltbarkeit
Herkömmliche Perowskit-Solarzellen sind anfällig für eine Verschlechterung durch Reaktion mit Feuchtigkeit.
Die Herausforderung bestand darin, sowohl eine hohe photoelektrische Umwandlungseffizienz als auch eine lange Lebensdauer zu erreichen.
Neue Perowskit-Solarzelle:
Diesmal bei NIMS,
An der Grenzfläche zwischen der Elektronentransportschicht und der Perowskitschicht,
Einführen eines Hydrazinderivats mit einem Fluoratom,
Wir haben eine neue Perowskit-Solarzelle entwickelt.
Unterdrückung von Stromerzeugungsverlusten
Erhöhte Haltbarkeit
Durch die Elektronentransportschicht “blockierten sie das Eindringen von Wassermolekülen in die Perowskitschicht”.
„Unterdrückung der Bildung von Perowskit-Oberflächendefekten, Unterdrückung von Stromerzeugungsverlusten und Verbesserung der Haltbarkeit“ wurde erreicht.
Einführung von Phosphonsäurederivaten:
Zwischen die Lochtransportschicht und die Perowskitschicht wurde ein Phosphonsäurederivat eingebracht.
Durch die Minimierung der Defekte in der lochtransportierenden Schicht wurde auch der Wirkungsgrad der Solarzelle verbessert.
Auf Kunststoff gefertigt:
Die neu entwickelte Perowskit-Solarzelle ist
“Es kann bei etwa 100 Grad Celsius auf Kunststoff hergestellt werden.”
“Es kann auch angewendet werden, um das Gewicht von Allzweck-Solarzellen zu reduzieren”, sagte er.
Molekulares Design zur Grenzflächenkontrolle:
In Zukunft werden wir eine Datenbank von Molekülen erstellen, die in die Schnittstelle eingeführt werden können.
Darüber hinaus wird molekulares Design zur Grenzflächenkontrolle durchgeführt.
Förderung der Forschung zu hocheffizienten und langlebigen Perowskit-Solarzellen.
(Impress Watch)-Yahoo!-Nachrichten
Interfacial Embedding for High‐Efficiency and Stable Methylammonium‐Free Perovskite Solar Cells with Fluoroarene Hydrazine
– Khadka – Advanced Energy Materials –
Wiley Online Library
Abstract
Perovskite solar cells (PSCs) with state-of-the-art efficiencies contain thermally unstable methylammonium (MA).
Here,
interfacial passivation with pentafluorophenylhydrazine (5F-PHZ) to fabricate efficient and stable MA/Br-free PSCs is introduced.
The 5F-PHZ surface treatment quenches the PbI2 and δ-perovskite phase formed in the pristine film.
The surface passivation ameliorates the film chemistries at the surface
with modulation of interface band alignment as a consequence of halogen bonding with fluoroarene moieties or NH–NH2terminals.
This results in a much longer carrier lifetime
with the passivation at the surface and grain boundaries trap centers.
As a result,
it boosts the power conversion efficiency (PCE) (area ≈ 1 cm2)
from 18.10% to 22.29% (VOC ≈ 1.096–1.178 V) with superior operational thermal stability.
A certified PCE of 21.01% with a large area of ≈1.026 cm2 is also achieved.
It is found that
the surface passivation forms an interfacial embedded layer subsequent to attenuation of defect densities and suppression of ion migration,
which is supported by density-function-theory calculation.
Importantly, this approach is effective
in enhancing the PCE of narrow and wide bandgap perovskite systems.
Thus,
this work opens up a new technique
for interface modulation with fluoroarene functional derivatives to achieve superior device performance and stability.