想定外の性能劣化要因が判明

 ただし、これだけでは寿命は改善しなかった。太陽光を照射して発電させると、変換効率は最初の24時間で初期値の1/2以下に低下してしまうのである。

 EPFLの研究者は当初、CuSCNとペロブスカイト層の界面に課題があると考えて、そこに2nm厚と薄い酸化アルミニウム(Al2O3)の層を設けて寿命が改善するかどうかを調べたが、ほとんど改善効果がなかったとする。

 一方、CuSCNとAu電極の間にrGOを配置すると、PSCの寿命は劇的に改善し、摂氏60度の下で太陽光を1000時間照射しても、変換効率は初期値の95%以上に維持されたという。rGOは、一度酸化したグラフェンを再び還元した材料である。これが2つめのポイントである。

 こうした結果から論文では、「これまでCuSCNを用いたPSCで寿命が短かったのは、CuSCNとペロブスカイト層間の界面の反応よりも、Au電極とCuSCN間の界面の化学反応が主因だった」と結論付けている。rGOがCuSCNとAu電極の直接の接触を防いだことで、性能劣化が大幅に低減したわけだ。

 開発したPSCの変換効率は安定化後で20.2%。spiro-OMeTADを用いた場合の同20.5%に迫る値だった。

 論文では、CuSCNが正孔抽出層としてspiro-OMeTADを上回る性能を示すことや、spiro-OMeTADやPTAAでは必要なドーピングが不要であることにも言及している。