페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 내구성 향상에 기여하는 새로운 유기농 홀 수송 재료를 성공적으로 개발했습니다

Murakami Takuro, 유기농 온라인 바카라 전지 연구팀 책임자, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 AIST”라고 불림) 및 최고 연구원 Onozawa Nobuko는 Nippon Seika와 함께 일할 것입니다 Co, Ltd (이하 "Nihon Seika"라고합니다)Perovskite 온라인 바카라 전지유기농홀 교통 자료aboutDopant

Perovskite온라인 바카라 전지에 사용되는 구멍 수송 재료의 경우 (그림 1), 유기농 구멍 수송 재료는 일반적으로 무기 재료보다 광전성 전환 효율이 높으며 많은 개발 사례가 발견되었습니다 많은 유기 홀 수송 재료는 리튬 이온과 같은 도펀트를 첨가제로 첨가하여 구멍을 쉽게 움직일 수 있으며, 높은 광전 전환 효율을 제공합니다 그러나, 리튬 염과 같은 도펀트는 일반적으로 흡습성이므로 수분을 끌어들이함으로써 페 로브 스카이 트 층이 악화되고 내구성이 감소된다 따라서, 도펀트를 첨가하지 않고 고전성 전환 효율을 달성 할 수있는 구멍 수송 재료의 개발에 대한 희망이 있었다

이번에는 새로운 화학 구조가 종래의 구멍 수송 재료에 도입되었으며, 도펀트를 첨가하지 않고도 높은 광전자 변환 효율을 달성 할 수있는 새로운 홀 수송 재료를 얻는 데 성공했습니다 Dopant가 종래의 구멍 수송 재료에 추가되지 않은 경우 (도 2의 왼쪽)와 비교하여, 전환 효율은 약 30%향상되었습니다 또한, 내구성을 확인하기 위해, 내열성 시험 (어두운 곳에서 언급되지 않은)을 수행했으며, 1000 시간이 지나도 초기 광전성 전환 효율이 유지되는 것으로 밝혀졌다

이 기술은 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 효율성과 내구성 향상에 기여할 것으로 예상됩니다 이 기술에 대한 자세한 내용은 2022 년 3 월 25 일 일본 화학 학회 (2022)의 102 번째 봄 연례 회의에서 온라인으로 발표 될 예정입니다

탄소 중립에 대한 사회적 수요가 증가함에 따라 온라인 바카라 발전의 도입의 추가 확장이 필요하다 반면, 온라인 바카라열 발전에는 재료 수입에 의존하는 것과 같은 문제가 있으며 비용을 더욱 줄일 것으로 예상됩니다 또한, 일본에서 온라인 바카라 광 발전이 도입 될 가능성이 높은 평지에 설치할 수있는 새로운 초경량 온라인 바카라 전지의 도입은 이미 진행 중이며, 미래에는 도시 지역 및 기타 지역에 설치하기 어려운 벽, 창문 및 공장 지붕에 설치할 수있는 새로운 초경량 온라인 바카라 전지입니다

페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지는 페 로브 스카이 트 크리스탈의 원료 역할을하는 용액을 코팅하거나 인쇄하여 쌓아 비용을 절감하여 제조 할 수 있습니다 현재 약 1 평방 센티미터의 크기를 가진 연구 셀은 광전성 전환 효율이 20% 이상이므로 차세대 온라인 바카라 전지로 고효율과 저렴한 비용이 가능합니다 또한, 기존의 온라인 바카라 전지보다 얇고 필름으로 만들 수 있으며 굽힘과 같은 왜곡에 저항하여 곡선 표면에 쉽게 설치할 수 있습니다 이러한 이유로, 이전에 설치가 어려웠던 장소에서 소개 될 수있는 등 전력 생성 위치를 크게 확장 할 수있는 새로운 초경량 온라인 바카라 전지가 될 것으로 예상됩니다

AIST는 페 로브 스카이 트의 효율성과 내구성을 향상시키기 위해 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 실제 적용을 연구하고 있으며, 페 로브 스카이 트 층과 홀 수송 층 사이의 인터페이스에서 전력을 효율적으로 추출하는 기술 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 구멍 수송 층에 사용되는 재료는 광전 전환 효율 및 내구성에 큰 영향을 미칩니다

Nippon Seika는 구멍 수송 재료의 골격 분자를 효율적으로 합성하는 기술과 경험을 가지고 있으므로 AIST는 2017 년부터 회사와 공동으로 구멍 운송 재료를 공동 개발하기 위해 노력해 왔습니다

페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지에 사용되는 유기농 구멍 수송 재료는 도판이없는 구멍 수송 능력을 전시합니다Hall Mobility는 작습니다 따라서, 리튬 이온과 같은 도펀트는 홀 이동성을 약 10 배 향상시키기 위해 혼합되어 높은 광전성 전환 효율을 달성한다 그러나 도펀트는 열, 빛 및 수분에 대한 내구성을 감소시킬 수 있습니다 따라서, 도펀트를 첨가하지 않고도 고효율을 달성 할 수있는 구멍 수송 재료를 개발할 필요가있다

페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 유기 홀 수송 물질 인 스피로 오메 타드 (Spiro-ometad)는 분자 끝에서 산소 및 메틸기로 구성된 메 톡시 그룹을 갖는다 (도 2 좌측)

이 메 톡시 그룹을 질소 및 메틸 그룹으로 구성된 디메틸 아미노 그룹으로 바꾸면 전자의 전자 기증 (전자 기증)이 분자 내로 증가합니다 그런 다음 분자 중심 근처의 분자 내에서 전자 (전자 철수 능력)에서 전자를 추출하는 고 기능을 갖는 시아 노 그룹을 도입함으로써 홀 수송 재료 내부의 전자는 광범위하게 움직일 수 있으므로 그림 2의 오른쪽에 도시 된 바와 같이 새로운 구멍 수송 재료를 합성했다

먼저, 홀 전송 재료에 도펀트가 추가되지 않은 조건에서, 종래의 재료와 새로운 홀 전송 재료는 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지 (MAPBI₃)에 도입 될 때 (도 3), 광전 전환 효율은 기존 재료의 129%에서 새로운 재료의 경우 163%로 약 30% 향상되었습니다 Perovskite [CS_0.05(FA_0.85ma_0.15)_0.95PB (I_0.89br_0.11)₃]와 결합하면 변환 효율은 187%에 도달했습니다 (그림 4) 또한이 새로운 구멍 수송 재료는 종래의 구멍 수송 재료 (두께 100 ~ 200 nm)와 비교하여 얇아 질 수 있습니다 (두께 30 내지 50 nm) 필름은 적은 재료를 사용하여 형성 될 수 있기 때문에 비용을 낮추는 것으로 생각됩니다 더욱이, 화폐 세포에 대한 내구성 테스트 중 하나 인 85 ℃에서 내열 시험을 수행하였고, 결과적으로 배터리의 초기 성능은 거의 1000 시간 동안 유지되어 내열성이 높았다 (도 5) 따라서, 개발 된 새로운 구멍 수송 재료는 개선 된 전환 효율과 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지의 내구성 향상을 달성 할 수있다

앞으로, 우리는 새로운 구멍 수송 재료를 다양한 분자 구조와 합성하고 비교할 것이며, 도펀트가없는 홀 수송 재료의 성능을 향상시켜 온라인 바카라 전지 성능을 더욱 향상시키는 것을 목표로합니다 내구성은 더욱 열성을 개선하는 것 외에도 내구성은 장기 안정성을 입증하며, 이는 수분 저항 및 광 저항성 테스트를 통해 실질적으로 유용합니다

또한, 페 로브 스카이 트 성분을 최적화하고, 저하 억제 기술을 최적화하고, 밀봉 기술을 도입함으로써, 우리는 20 년 이상의 수명을 가진 매우 효율적인 perovskite 온라인 바카라 전지를 개발할 것입니다

◆ Perovskite 온라인 바카라 전지

유기 및 무기 재료로 만든 페 로브 스카이 트 크리스탈로 만든 페 로브 스카이 트 층전자 전송 계층사이에 샌드위치 된 구조가 있습니다 페 로브 스카이 트 크리스탈은 빛을 흡수하고, 음전하를 갖는 전자와 양전하를 갖는 구멍은 페 로브 스카이 트 크리스탈 층에서 생성된다 여기에서 생성 된 전자는 전자 수송 층을 통해 외부 전극으로 추출되며, 동일한 방식으로 생성 된 구멍은 구멍 수송 층을 통해 외부 전극으로 추출되어 전류 및 전압을 생성하여 광 에너지를 전기 에너지로 변환 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 홀 교통 자료

발전 층에서 생성 된 구멍 (양전하)을 추출하고 전극으로 운반하는 재료 이 재료 층을 구멍 전송 층이라고합니다 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지에서 스피로 메타 타드 (2,2 ', 7,7'- 테트라 키스 (n, n-di-p-methoxyphenylamino) -9,9'-spirobifluorene) 및 PTAA (폴리 [BIS (4- 페닐) (2,4,6- 트리 메틸 페닐) 아민)과 같은 P 형 유기 반도체가 자주 사용됩니다 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지에서, 유기 물질 (유기 홀 수송 재료)은 무기 재료보다 더 높은 성능을 제공하기 위해 구멍 수송 층으로 사용될 것으로 예상된다[참조로 돌아 가기]

◆ Dopant

전기 전도도와 같은 물리적 특성을 변화시키기 위해 반도체 또는 기타 재료에 추가 된 불순물 구멍 수송 재료에 대한 첨가제로서, 리튬 염 및 피리딘 유도체와 같은 기본 화합물, 코발트 복합체 등이 알려져있다[참조로 돌아 가기]

◆ 홀 이동성

구멍이 움직이는 속도 온라인 바카라 전지에서 구멍 이동성이 높을수록 구멍이 더 쉽게 움직이고 광전 전환 효율이 높아질 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ Perovskite

한 가지 유형의 결정 구조 원래는 산화물 인 Ash 티타늄 돌을 가리키는 데 사용되었지만 일반적인 공식 ABX₃로 표현할 수있는 물질에 대한 일반적인 용어입니다 이 기사에서 A는 메틸 암모늄 이온 (CH₃NH₃⁺), B는 리드 이온 (PB²⁺), x는 Halide Ion (i^-)로 구성된 Perovskite 결정 (CH₃NH₃) PBI₃그리고 그 유도체가 표시됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전자 운송 계층

발전 층에서 생성 된 전자를 추출하고 전극으로 운반하기위한 층 페 로브 스카이 트 온라인 바카라 전지에서, 산화 티타늄 및 틴 산화물과 같은 N 형 반도체가 종종 사용됩니다[참조로 돌아 가기]