高純度Spiro-MeOTAD (Spiro-OMeTAD)

SHT-263 Solarpur^® 高品位ペロブスカイト太陽電池用ホール輸送材料

Spiro-MeOTAD（Spiro-OMeTAD）は、エネルギー準位がペロブスカイト化合物との組み合わせに最適であり、非晶質性、高い融点およびガラス転移温度、良好な成膜性や高い溶解性、導電性など、複数の要因が組み合わさって、ペロブスカイト太陽電池に最も早くから採用されている低分子ホール輸送材料（HTM：hole transport material）の一つです^1-3。最近では、spiro-MeOTAD HTMを用いたペロブスカイト太陽電池は、25%を超える変換効率を示します⁴。また、新しく開発されたHTMとの比較のためのリファレンス材料としてもよく使用されています。

メルクのSpiro-MeOTAD製品「SHT-263 Solarpur^®」は高品質材料として広く知られており、ペロブスカイト太陽電池の主要な研究成果に多数の実績があります^5-15。製造ロット間の一貫性が高いため、安定した電池性能が得られます。また、研究用途のみならず、量産化に向けたバルク大容量でのご提供も可能です。

Spiro-MeOTAD（902500）の構造式

代表的な性質^※1

※1　代表的な値です。製品規格はCoAをご覧ください。
※2　HOMOおよびLUMOのエネルギー準位は、サイクリックボルタンメトリーによりferrocene(Fc) / ferrocenium(Fc⁺)酸化還元対（-4.80 eV vs. 真空準位）を基準にして算出。エネルギー準位については文献1, 17もご参考ください。

化学名	2,2',7,7'-Tetrakis-(N,N-di-4-methoxyphenylamino)-9,9'-spirobifluorene
CAS番号	207739-72-8
分子式	C81H68N4O8
外観	White to Faint yellow powder
純度（HPLC）	≧99.9 %
溶媒残存量	≦0.1 %
溶解性	> 250 mg/mL in Chlorobenzene
ガラス転移温度Tg（DSC）	124℃
融点Tm（DSC）	250℃
エネルギー準位※2 （by cyclic voltammetry）	HOMO：-4.8 eV、LUMO：-1.5 eV
Field Effect Mobility16	2 ·10-4 cm2/Vs (by time-of-flight at 2.6 ·105 V/cm)
カタログ番号	902500-1G 902500-10G

SHT-263 Solarpur^®を用いた太陽電池の典型的な性能

	PCE / %	JSC / mA/cm2	VOC / V	Fill Factor / %
デバイス構造11	[Glass/FTO//Compact TiO2 20-40 nm//Porous TiO2 100-200 nm//[K FA MA]Pb[I Br]3 ca. 500-600 nm//SHT-263 Solarpur® + Li dopant + TBP ca. 80-100 nm//Gold 100 nm]
Forward scan	21.0	23.7	1.14	77
Backward scan	21.2	23.6	1.15	78
デバイス構造	[Glass//FTO//Compact TiO2 5-7 nm//Porous TiO2 100-200 nm//MAPbI3 ca. 200 nm//SHT-263 Solarpur® + Co dopant ca. 200 nm//Gold 60-80 nm]
Forward scan	12.4	17.4	1.0	67
Backward scan	14.7	17.5	1.1	74

References

1. Hawash Z, Ono LK, Qi Y. 2018. Recent Advances in Spiro-MeOTAD Hole Transport Material and Its Applications in Organic-Inorganic Halide Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. Interfaces. 5(1):1700623. https://doi.org/10.1002/admi.201700623

2. Rombach FM, Haque SA, Macdonald TJ. Lessons learned from spiro-OMeTAD and PTAA in perovskite solar cells. Energy Environ. Sci.. 14(10):5161-5190. https://doi.org/10.1039/d1ee02095a

3. Calió L, Kazim S, Grätzel M, Ahmad S. 2016. Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells. Angew. Chem. Int. Ed.. 55(47):14522-14545. https://doi.org/10.1002/anie.201601757

4. Jeong J, Kim M, Seo J, Lu H, Ahlawat P, Mishra A, Yang Y, Hope MA, Eickemeyer FT, Kim M, et al. 2021. Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI3 perovskite solar cells. Nature. 592(7854):381-385. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03406-5

5. Lee MM, Teuscher J, Miyasaka T, Murakami TN, Snaith HJ. 2012. Efficient Hybrid Solar Cells Based on Meso-Superstructured Organometal Halide Perovskites. Science. 338(6107):643-647. https://doi.org/10.1126/science.1228604

6. Burschka J, Pellet N, Moon S, Humphry-Baker R, Gao P, Nazeeruddin MK, Grätzel M. 2013. Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells. Nature. 499(7458):316-319. https://doi.org/10.1038/nature12340

7. Liu M, Johnston MB, Snaith HJ. 2013. Efficient planar heterojunction perovskite solar cells by vapour deposition. Nature. 501(7467):395-398. https://doi.org/10.1038/nature12509

8. Liu D, Kelly TL. 2014. Perovskite solar cells with a planar heterojunction structure prepared using room-temperature solution processing techniques. Nature Photon. 8(2):133-138. https://doi.org/10.1038/nphoton.2013.342

9. Ahn N, Son D, Jang I, Kang SM, Choi M, Park N. 2015. Highly Reproducible Perovskite Solar Cells with Average Efficiency of 18.3% and Best Efficiency of 19.7% Fabricated via Lewis Base Adduct of Lead(II) Iodide. J. Am. Chem. Soc.. 137(27):8696-8699. https://doi.org/10.1021/jacs.5b04930

10. Saliba M, Matsui T, Domanski K, Seo J, Ummadisingu A, Zakeeruddin SM, Correa-Baena J, Tress WR, Abate A, Hagfeldt A, et al. 2016. Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science. 354(6309):206-209. https://doi.org/10.1126/science.aah5557

11. Tang Z, Bessho T, Awai F, Kinoshita T, Maitani MM, Jono R, Murakami TN, Wang H, Kubo T, Uchida S, et al. 2017. Hysteresis-free perovskite solar cells made of potassium-doped organometal halide perovskite. Sci Rep. 7(1): https://doi.org/10.1038/s41598-017-12436-x

12. Domanski K, Alharbi EA, Hagfeldt A, Grätzel M, Tress W. 2018. Systematic investigation of the impact of operation conditions on the degradation behaviour of perovskite solar cells. Nat Energy. 3(1):61-67. https://doi.org/10.1038/s41560-017-0060-5

13. Jiang Y, Qiu L, Juarez-Perez EJ, Ono LK, Hu Z, Liu Z, Wu Z, Meng L, Wang Q, Qi Y. 2019. Reduction of lead leakage from damaged lead halide perovskite solar modules using self-healing polymer-based encapsulation. Nat Energy. 4(7):585-593. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0406-2

14. Chen J, Zhao X, Kim S, Park N. 2019. Multifunctional Chemical Linker Imidazoleacetic Acid Hydrochloride for 21% Efficient and Stable Planar Perovskite Solar Cells. Adv. Mater.. 31(39):1902902. https://doi.org/10.1002/adma.201902902

15. Seo J, Akin S, Zalibera M, Preciado MAR, Kim H, Zakeeruddin SM, Milić JV, Grätzel M. 2021. Dopant Engineering for Spiro-OMeTAD Hole-Transporting Materials towards Efficient Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater.. 31(45):2102124. https://doi.org/10.1002/adfm.202102124

16. Poplavskyy D, Nelson J. 2003. Nondispersive hole transport in amorphous films of methoxy-spirofluorene-arylamine organic compound. Journal of Applied Physics. 93(1):341-346. https://doi.org/10.1063/1.1525866

17. Schulz P, Edri E, Kirmayer S, Hodes G, Cahen D, Kahn A. 2014. Interface energetics in organo-metal halide perovskite-based photovoltaic cells. Energy Environ. Sci.. 7(4):1377. https://doi.org/10.1039/c4ee00168k

関連情報

• ペロブスカイト太陽電池材料
• Avantama製プリンタブル無機ナノ粒子インク
• 透明導電性基板（ITO/FTO）
• 2次元層状ペロブスカイト材料

レビュー

• 超高効率ペロブスカイト‐ペロブスカイト タンデム太陽電池
• ペロブスカイト太陽電池の最近の動向
• ハイブリッド型ハライドペロブスカイト太陽電池の最近の進展
• 材料科学の基礎 第9号「ペロブスカイト太陽電池の基礎」

製品リスト

• 製品カタログ「ペロブスカイト太陽電池用ホール輸送材料」
• ハロゲン化有機アミン
• 無機ホール輸送材料
• 有機ホール輸送材料
• 有機電子輸送材料
• 電⼦輸送・ホール輸送層無機インク
• ドーパント
• 高純度無機材料
• 2次元層状ペロブスカイト材料
• ITO-PEN基板
• チタニアペースト
• チタニア前駆体

お役立ち情報

• Material Matters（季刊誌）
• ChemNews（Eメールニュース）
• バルク供給のお問い合わせ
• 製品に関するお問い合わせ先一覧
• じっけんレシピ
• 構造式カタログ