界面工学によりペロブスカイト太陽電池の性能を向上(Researchers Boost Perovskite Solar Cell Performance via Interface Engineering)

2026-02-09 中国科学院(CAS)

中国科学院青島生物エネルギー・バイオプロセス研究所(QIBEBT)などの研究チームは、三次元(3D)ペロブスカイト太陽電池の埋もれた界面に二次元(2D)ペロブスカイト相を形成する界面工学手法を開発し、変換効率と動作安定性を大幅に向上させた。SnO₂ナノ粒子表面にチオグリコール酸とオレイルアミンを逐次修飾し、熱アニール時のみカチオン交換を起こすことで、下部界面限定の2D/3Dヘテロ構造を自発形成。欠陥密度を90%以上低減し、最大26.19%の高効率を達成した。量産適性と耐久性の向上により、実用化を大きく前進させる成果である。

<関連情報>

固体配位子交換反応によるn-i-pペロブスカイト太陽電池における埋め込み2D/3Dヘテロ接合 Buried 2D/3D heterojunction in n–i–p perovskite solar cells through solid-state ligand-exchange reaction

Qiangqiang Zhao,Bingqian Zhang,Wei Hui,Kun Gao,Hongpei Ji,Xiuhong Sun,Xiaopeng Feng,Cheng Peng,Kaiyu Wang,Caiyun Gao,Chenyang Zhang,Han Wang,Qi Zhang,Zhenhuang Su,Xiao Wang,Li Wang,Shuping Pang,Stefaan De Wolf & Kai Wang
Nature Energy  Published:06 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41560-026-01980-4

界面工学によりペロブスカイト太陽電池の性能を向上(Researchers Boost Perovskite Solar Cell Performance via Interface Engineering)

Abstract

Incorporating two-dimensional (2D) perovskite phases at the interfaces of three-dimensional (3D) perovskite solar cells improves device performance. These 2D structures form in the bulk and at interfaces of the perovskite film by adding long-chain ammonium salts into the perovskite, but achieving them exclusively at the buried interface remains challenging. Here we sequentially graft thioglycolic acid and oleylamine onto SnO2 nanoparticles. The strong chemical bond between thioglycolic acid and oleylamine ensures that cation exchange with formamidinium iodide, a perovskite precursor, occurs only during thermal annealing, creating a 2D/3D perovskite structure solely at the bottom interface. This localized 2D layer accelerates 3D phase formation, enhances perovskite crystallization and reduces defect concentration at the interface by over tenfold. The resulting solar cells achieve power conversion efficiencies of 26.19% (certified 26.04%, 0.09 cm2), 23.44% (aperture area of 21.54 cm2, certified 22.68%) and 22.22% (aperture area of 64.80 cm2), respectively.

0402電気応用
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