キャリア拡散の促進により、バックコンタクト型ペロブスカイト太陽電池の高効率化を実現(Enhanced carrier diffusion makes back-contact perovskite solar cells more efficient)

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2023-03-29 オーストラリア連邦研究会議(ARC)

実験中の試作太陽電池のイメージ

オーストラリアのモナッシュ大学の研究者たちは、バックコンタクト構造を持つペロブスカイト太陽電池(PSC)の効率を改善することで、吸収光損失を減らす仕組みを実証しました。
彼らは、ペロブスカイト薄膜が優れた外方向性を持つ場合、拡散長が7mmを超えるという、キャリア動力学的特性が改善されることを発見しました。このような薄膜を使用したデバイスは、11.2%という高い再現性を持つ効率を達成し、バックコンタクトPSCの最高性能の一つとなっています。

<関連情報>

キャリア拡散の促進による高効率なバックコンタクト型ペロブスカイト太陽電池の実現に向けて Enhanced Carrier Diffusion Enables Efficient Back-Contact Perovskite Photovoltaics

Boya Zhao, Lara V. Gillan, Andrew D. Scully, Anthony S. R. Chesman, Boer Tan, Xiongfeng Lin, Jingying Liu, Kevin J. Rietwyk, Siqi Deng, Christopher Bailey, Yi-Bing Cheng, Dane R. McCamey, Udo Bach
Angewandte Chemie International Edition  Published: 23 March 2023
DOI:https://doi.org/10.1002/anie.202218174

Abstract

Back-contact architectures offer a promising route to improve record efficiencies of perovskite solar cells (PSCs) by eliminating parasitic light absorption. However, the performance of back-contact PSCs is limited by inadequate carrier diffusion in perovskite. Here, we report that perovskite films with a preferred out-of-plane orientation show improved carrier dynamic properties. With the addition of guanidine thiocyanate, the films exhibit carrier lifetimes and mobilities increased by 3 – 5 times, leading to diffusion lengths exceeding 7 mm. The enhanced carrier diffusion results from substantial suppression of nonradiative recombination and improves charge collection. Devices using such films achieve reproducible efficiencies reaching 11.2%, among the best performances for back-contact PSCs. Our findings demonstrate the impact of carrier dynamics on back-contact PSCs and provide the basis for a new route to high-performance back-contact perovskite optoelectronic devices at low cost.

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