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寿命が3670時間にアップ！ラマン技術によるペロブスカイト電池の改造成功｜技術トップ
日付：2025-10-30読み：3
ペロブスカイト電池は「理想的な光起電力材料」と呼ばれ、その効率は伝統的な結晶シリコン電池より高く、曇りや雨の日でも効率的に発電でき、柔軟性のある薄膜を作ることができ、建築、車載、ウェアラブルデバイスなどのシーンに応用されているが、コストは結晶シリコンの1/20にすぎない。しかし、「耐久性がない」という短板は、常に実験室から出られず、実用的な用途に大規模に投入できないようにしています。から華東理工大学の研究チームはペロブスカイト電池の安定性の難題を解決することに成功したが、ラマン分光技術、まさにこの突破の背後にある鍵だ。
ペロブスカイト電池は広い応用潜在力を持っている
ペロブスカイト薄膜は電場、温度、光照射などの影響下で、格子歪と構造発展が発生し、ペロブスカイト太陽電池の動作寿命を制約した。華東理工大学侯宇チームはこれに対して研究を展開し、ペロブスカイト内部に存在するダイナミック局所応力結晶粒界に欠陥が生じる鍵となる。この問題を解決するために、チームはポリメタクリル酸メチル（PMMA）を利用して、単層グラフェンとペロブスカイト薄膜を結合し、機械的増強界面を形成した。検出の結果、この新しい界面は歪率を0.31%から0.08%に下げるだけでなく、横イオン拡散を効果的に阻止することが分かった。改造を経て、この装置は90℃の高温条件下で、T 97*寿命3670時間に引き上げられました、この成績はペロブスカイト電池の安定性の記録を更新した。
*T 97寿命とは、ペロブスカイト太陽電池が標準太陽光照射や高温環境などの特定の条件下で、その光電変換効率が初期効率の97%以上に減衰したときに持続的に運転できる時間を指す。
研究の過程で、ラマン分光技術不可欠な役割を果たした。
に材料の品質を判断する一方、研究者はラマン特徴Gピーク（1585 cm⁻）により観察したざいりょうこうぞう、使用されているグラフェンが高品質のたんそうこうぞうその後、チームはラマン面走査（mapping）技術を用いて、このグラフェンがペロブスカイト表面にあることをさらに確認した非常に均等に分布している。
左図は（I）ペロブスカイト薄膜、（II）ペロブスカイト／グラフェン複合薄膜、（III）ペロブスカイト／PMMA／グラフェン複合薄膜のRamanスペクトル図、右図は単層グラフェンとペロブスカイト薄膜表面に結合された単層グラフェンのGピークRaman面走査パターン
に観測格子変化一方、研究者は波数が60 cm未満であることによって、低波数insitu Ramanスペクトルペロブスカイトは光照射後、そのラマンピークに広がりと分裂現象が見られた。XRD（X線回折）検出結果の解析と組み合わせると、この現象は引張歪と格子膨張の共同作用に起因することが分かった。さらに、ラマン信号変化また、PMMA/グラフェン保護を有するペロブスカイト薄膜は、光照射プロセス全体にわたって基本的に安定状態を維持するを使用して、インタフェースが格子歪みを効果的に抑制する。
左図グループは異なるバッファ層を用いた半デバイスの白色LED照射下のその場Ramanスペクトルである。右図は改造前後の材料の光照射条件下でのラマンスペクトル変化
ペロブスカイト電池の安定性の突破は、それが実際の応用に真に向かうことができることを意味する。2025年までに、国内ペロブスカイト生産能力は7.4 GWに達する、将来的には可能性さえある代替部分結晶シリコン電池、光起電力産業の構造を再構築する。ラマン分光技術はその「火眼金目」によって、この光伏革命のすべての成果が確実に信頼されることを確保した。
（華東理工大学チームの研究成果は『Science』に発表された。本文の一部は公衆番号：EV WallBoxを参照）
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