半導体太陽光発電で画期的成果、ペロブスカイト太陽電池のホール輸送層を改善(Chinese Scientists Achieve Breakthrough in Semiconductor Photovoltaics)

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2025-06-30 中国科学院(CAS)

中国科学院・長春応用化学研究所の研究チームが、新たな「二重ラジカル自己組織化分子材料」を開発し、ペロブスカイト太陽電池の正孔輸送層における性能と大面積製造の課題を同時に克服した。この材料によりキャリア輸送速度が従来の2倍以上に向上し、長時間の連続動作後も性能劣化がほとんど見られない。米国再生可能エネルギー研究所(NREL)によって変換効率が認証されており、成果は2025年6月27日付の『Science』誌に掲載。従来の有機自己組織化分子の限界を超えるこの技術は、次世代太陽電池の産業応用に向けて大きな前進とされる。

<関連情報>

ペロブスカイト太陽電池のための安定で均一な自己組織化有機ジラジカル分子 Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics

Wenping Wu, Han Gao, Lingbo Jia, Yuan Li, […] , and Chuanjiang Qin
Science  Published:26 Jun 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adv4551

Abstract

Organic self-assembled molecules (SAMs), widely used in perovskite solar cells (PSCs), should exhibit enhanced performance to support the ongoing advancement of perovskite photovoltaics. We designed diradical SAMs through a coplanar-conjugation of donor-acceptor strategy to facilitate hole transport across the SAMs. The diradical SAMs exhibited high photothermal and electrochemical stability, as well as improved assembly uniformity and large-area solution processability attributed to molecular steric hindrance design. An advanced scanning electrochemical cell microscopy-thin-layer cyclic voltammetry technique was used to accurately determine the carrier transfer rate, stability, and assembly properties of SAMs. Ultimately, the efficiencies of PSCs exceeded 26.3%, mini-modules (10.05 cm2) reached 23.6%, and perovskite-silicon tandem devices (1 cm2) surpassed 34.2%. PSCs maintained > 97% after 2000 hours tracking at 45°C.

0403電子応用
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