| Project/Area Number |
22K14752
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Nagai Takayuki 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (30851018)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | ペロブスカイト型構造 / 太陽電池 / 化学ドーピング / 硫化物 / キャリア制御 / ペロブスカイト / 半導体 / 第一原理計算 / カルコゲナイド |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、次世代太陽電池材料の候補であるペロブスカイト型硫化物BaZrS3に着目し、課題であった化学修飾によるキャリアドーピング手法の確立と本物質を基盤とした太陽電池デバイスの作製を試みるものである。各原子サイトの欠陥耐性に対する考察から、各サイトに適した合成手法を採用して化学修飾によるn型およびp型半導体化を目指す。BaZrS3に限らずペロブスカイト型硫化物は優れた光学特性をもつ半導体材料群であることが知られており、本研究課題を遂行する過程で得られる知見は太陽電池の分野にとどまらず、発光半導体も含めたオプトエレクトロニクス分野の発展に広く貢献することが期待される。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this research, the carrier transport properties of perovskite-type sulfide BaZrS3, which is a promising candidate for solar cell material, have been investigated for chemical doped samples. The La-doped sample obtained by annealing the oxide-precursor in carbon disulfide (CS2) exhibits n-type semiconducting behavior. Conversely, the P-doped sample synthesized by the solid-state reaction method using sulfide- and phosphide-precursors exhibits the p-type semiconducting behavior. These findings represent first observations of p-type and n-type conduction in chemically doped BaZrS3. Furthermore, we successfully control the carrier concentrations in BaZrS3 by tuning the dopant concentrations. The present findings pave the way for the application of BaZrS3 in solar cell devices.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ペロブスカイト型硫化物BaZrS3は太陽電池材料として理想的な巨大な吸収係数と、高い化学的耐久性と環境親和性を併せ持つことから注目を集めており、本研究によって化学修飾によるp型、n型半導体化が実現し、キャリア輸送特性が明らかになったことは本物質の太陽電池応用に向けて意義をもつ。本物質は熱電材料としても有望視されており、本研究をきっかけにBaZrS3が太陽電池材料としてだけでなく、熱電材料も含めた広くエネルギー変換材料として研究が進展することが期待される。
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