新しい共同研究により、より利用しやすく効率的な太陽エネルギー応用が生み出される可能性がある

Dec 02, 2023

2023 年には、新規発電量の半分以上を太陽光エネルギーが占めると予想されていることをご存知ですか? 技術が進歩し、徹底的な研究が行われるにつれて、太陽​​エネルギーはさまざまな用途で利用しやすくなっています。

革新的な新しい研究において、応用物理科学部の著名な教授、Jinsong Huang は、太陽エネルギーの効率向上に向けた進歩を遂げています。

ペロブスカイト太陽電池は、最近、太陽エネルギーの将来において最も有望な手段の 1 つとなっています。 これらのユニークなセルはピンと呼ばれる構造を持ち、電流を生成することで太陽光を使用可能な電気に変換します。 ただし、太陽電池の最下層との接続に使用される材料は、太陽電池の効率、安定性、および全体的な性能を低下させる可能性があります。

Jinsong Huang (立っている)、筆頭著者 Chengbin Fei (着席)

Science 誌に掲載された Huang 氏と彼のチームによる研​​究は、この問題の解決に取り組んでいます。 解決策として、研究チームはペロブスカイトの鉛と強く相互作用する鉛キレート分子（LCM）と呼ばれる分子を正孔輸送層（HTL）に追加した。 Huang 氏によると、この相互作用により、欠陥が減少しながら安定性が向上し、太陽電池の性能が向上しました。 興味深いことに、鉛キレート分子は血液毒性を治療するための薬物療法にも使用されており、科学分野全体で広範な利点が実証されていると彼は付け加えています。

次にチームは、HTL 層とペロブスカイト層の間の界面を安定化させることに取り組みました。 この界面でより良好な接続を確立することは、セル層に弱点や欠陥がある可能性が低くなり、太陽電池がより安定して機能できることを意味します。 重要なのは、この機能強化により、太陽電池がより効率的に動作し、より多くの太陽光を使用可能な電力に変換できるようになります。

具体的には、チームはペロブスカイトの「ミニモジュール」を作製し、HTL への修飾の均一性を調べた。 開口面積 26.9 平方センチメートルのミニモジュールは、電力変換効率 21.8% (21.1% で安定) が NREL によって認定されています。 これは、モジュール領域全体で 24.6% (24.1% で安定) という最小スモールセル効率に相当し、非常に優れた均一性を示しています。 重要なのは、デバイスが湿熱テストに合格し、高温多湿に耐える能力を実証していることです。 HTL 内に LCM を備えた小面積セルと大面積ミニモジュールは、開回路電圧条件で 1 太陽照明下で初期値から 10% の効率損失で、それぞれ 3010 時間と 2130 時間の光浸漬安定性を示しました。

科学者が世界のエネルギー需要へのより適切な対応を継続的に模索している中、フアン氏の研究は持続可能で再生可能エネルギーの応用に重要な影響を与える可能性がある。 ペロブスカイト太陽電池モジュールをより効率的、安定的、かつ費用対効果の高いものにする方法をより深く理解することで、科学者は太陽エネルギーをより広範な規模での実装に利用できる可能性があります。