ハイブリッドペロブスカイト太陽電池における効率的な電子メディエーターとしてのレーザー生成スーパーナノ液体金属

Laser-Generated Supranano Liquid Metal as Efficient Electron Mediator in Hybrid Perovskite Solar Cells.

• Huiwu Yu
• Wenhao Zhao
• Long Ren
• Hongyue Wang
• Pengfei Guo
• Xiaokun Yang
• Qian Ye
• Dmitry Shchukin
• Yi Du
• Shixue Dou
• Hongqiang Wang

抄録

ナノエレクトロニクスの分野では、液体金属のコロイドの作製が技術的に重要な意味を持つ一方で、超ナノ（10nm以下）の液体金属を作製し、その特異な機能性の謎を解き明かすことが課題となっています。本研究では、パルスレーザーを固体ターゲットから液体に照射する技術を開発し、湿式化学合成では困難な液体三元系ナノ合金を得ることに成功しました。ここでは、ペロブスカイト太陽電池におけるキャリアの再結合やヒステリシスに影響を与えるペロブスカイト膜の粒界電子の仲介にスーパーナノ液体金属が果たす重要な役割を明らかにした。このようなスーパーナノ液体金属のペロブスカイト膜への埋め込みにより、最大出力点トレーシング時に21.32%の安定した出力を持つセシウム系三元系ペロブスカイト太陽電池が得られた。この研究は、先進的な光電子応用のための多元系スーパーナノ合金の合成に新たな道を開くことができる。

Creating colloids of liquid metal with tailored dimensions has been of technical significance in nano-electronics while a challenge remains for generating supranano (<10 nm) liquid metal to unravel the mystery of their unconventional functionalities. Present study pioneers the technology of pulsed laser irradiation in liquid from a solid target to liquid, and yields liquid ternary nano-alloys that are laborious to obtain via wet-chemistry synthesis. Herein, the significant role of the supranano liquid metal on mediating the electrons at the grain boundaries of perovskite films, which are of significance to influence the carriers recombination and hysteresis in perovskite solar cells, is revealed. Such embedding of supranano liquid metal in perovskite films leads to a cesium-based ternary perovskite solar cell with stabilized power output of 21.32% at maximum power point tracing. This study can pave a new way of synthesizing multinary supranano alloys for advanced optoelectronic applications.

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