效率超过20%，实现了1000小时以上的太阳能连续发电~界面控制的钙钛矿太阳能电池的突破~

NIMS开发出了能够承受1,000小时以上连续发电的高耐久性钙钛矿太阳能电池，同时保持太阳能20%以上的光电转换效率。

概要 物质材料研究机构( NIMS )开发出了能够在维持太阳能20%以上的光电转换效率(发电效率)的同时，耐受1,000小时以上连续发电的高耐久性钙钛矿太阳能电池(1 cm见方)。 该太阳能电池可以在约100 ℃下在塑料上制作，因此也可以实现通用太阳能电池的轻量化。 太阳能电池是脱碳政策的一部分，世界各国都在积极地进行研究。 作为比以往的太阳能电池制造成本更低、更容易加工的新一代太阳能电池，钙钛矿太阳能电池备受瞩目。 但是，钙钛矿太阳能电池由于与水分的反应而容易劣化，兼顾高光电转换效率和长期耐久性是课题。

一般的钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿层吸收太阳光，产生电子和空穴，该电子和空穴通过移动到与钙钛矿层相邻的电子输送层(取出电子进行输送)和空穴输送层(取出空穴进行输送)而作为电流被取出。 因此，在保持电子和空穴在各层和界面顺利移动的同时，屏蔽水分子的界面控制是兼顾发电效率和耐久性的关键。

本研究通过电子传输层和钙钛矿层(以ABX3描述的晶体结构形成A=甲酰胺离子( FA+ )、Cs+、Rb+B=Pb2+、X=I-的FA0.84Cs0.12Rb0.04PbI3钙钛矿 的界面上引入了含有氟原子的(具有疏水性的)肼衍生物( 5F-PHZ )。 由此，通过阻断通过电子输送层侵入钙钛矿层的水分子，提高了太阳能电池的耐久性，成功地抑制了导致发电损耗的钙钛矿表面缺陷的形成。 另外，通过在空穴输送层和钙钛矿层的界面导入膦酸衍生物( MeO-2PACz )，可以将空穴输送层的缺陷最小化，提高了太阳能电池的效率。利用本成果，将可导入界面的各种分子数据库化，通过数据驱动型研究，进行用于界面控制的分子设计，进一步推进高效且耐久性高的钙钛矿太阳能电池的研究。 研究成果刊登在高级能源材料2022年，页2202029 .及ACS Omega 2022年，Vol.7，页12147−12157。

新闻稿中的图:钙钛矿太阳能电池、器件结构和各界面引入的分子示意图