Efficiency improvement of lead free perovskite solar cells using board band time resolved laser spectroscopies
| Project/Area Number |
23K23450
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| Project/Area Number (Other) |
22H02182 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
橘 泰宏 大阪大学, 大学院理学研究科, 招へい教授 (30359856)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
豊田 岐聡 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (80283828)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
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| Keywords | 太陽電池 / ダイナミクス / ハロゲン化金属ペロブスカイト / スズペロブスカイト / 電荷移動反応 / 高速分光 / ペロブスカイト |
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| Outline of Research at the Start |
ハロゲン化金属ペロブスカイトは、簡便に膜作製が可能であり、高光吸収効率、高速キャリア輸送特性、長寿命キャリア特性を持つことから、次世代太陽電池に有力な材料として注目されている。本申請者らは、これまで、非鉛系ペロブスカイト材料の探索を行ってきた。中でも、CsSnX6 (X=I, Br) 膜は、高吸光係数、高キャリア移動度を示し、スズが4価のカチオンであることから、安定であることを確認した。本研究では、CsSnX6膜の光生成キャリアダイナミクスを様々な時間分解スペクトル測定法によって完全定量的に解明し、膜の均一性・形状との相関を得て、非鉛ペロブスカイト太陽電池の高効率化を達成することを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
具体的な課題として、2022年度には、（１）ペロブスカイト膜の均一性とキャリア寿命・移動度との関連性、（２）ペロブスカイト層の界面電荷移動反応の評価と太陽電池性能の高効率化の2課題を設定した。2023年度以降には、（３）非鉛ペロブスカイト膜への展開と太陽電池の高効率化、（４）ホットキャリア輸送並びに界面のホットキャリア注入の2課題を設定した。
2022年度から課題1, 2に関して取り組んでいたが、研究に遅れが生じ、年度内に完了することが不可能になったので、繰り越すことを決定した。2023年度では、研究が順調に進み、成果を論文に投稿し、また学会で発表した。年度以内に、課題は完了した。
今後の研究方策として、上記の課題3について、Cs2Snl6膜の均一性に与える条件と界面電荷移動反応と太陽電池性能との関連性を調べ、最も効率の高い太陽電池を作製する条件を探求し、決定する。成果がまとまれば、学術論文として発表する予定である。課題4に関しては、ホットキャリアの寿命が最も長くなるサンプルと実験条件を割り出しており、2024年度途中からホットキャリア注入反応速度並びにホットキャリア輸送のための拡散係数を割り出す予定である。
課題3と比較すると、課題4は、簡便にデータを収集することが可能であるので、今年度に集中してデータを集め、成果を学術論文として発表する予定である。研究において、2022年度からの課題が、遅延してきたので、今年度には、課題3と課題4の内容を完了する道筋を見出すことを目標とする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
具体的な課題として、2022年度には、（１）ペロブスカイト膜の均一性とキャリア寿命・移動度との関連性、（２）ペロブスカイト層の界面電荷移動反応の評価と太陽電池性能の高効率化の2課題を設定した。2023年度以降には、（３）非鉛ペロブスカイト膜への展開と太陽電池の高効率化、（４）ホットキャリア輸送並びに界面のホットキャリア注入の2課題を設定した。
2022年度から課題1, 2に関して取り組んでいたが、研究に遅れが生じ、年度内に完了することが不可能になったので、繰り越すことを決定した。2023年度では、研究が順調に進み、成果を論文に投稿し、また学会で発表した。年度以内に、課題は完了した。具体的な実績としては、均一な膜を得るためには、最適なスピンコート温度を探ることが必要であることが分かった。また、最適なスピンコート温度は、膜作製時の環境、特に、湿度に影響を受けることが分かった。傾向としては、湿度の上昇と共に、最適なスピンコート温度も上昇することが分かった。太陽電池の性能に関しては、スピンコート温度を変化させることにより、膜の均一性が変化するが、界面電荷分離反応速度並びにペロブスカイト内で発生する電荷の移動度は、ほとんど変化しないことが分かった。つまり、太陽電池性能は、ペロブスカイト内の電荷の移動度並びに界面電荷分離反応速度にほとんど依存せず、膜の均一性のより決定されることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題1,2に関しては、本年度途中で完了している。課題3, 4については、2023年度途中から取り組み、今後精力的に研究を推進する。上記の課題3について、Cs2Snl6膜の均一性に与える条件と界面電荷移動反応と太陽電池性能との関連性を調べ、最も効率の高い太陽電池を作製する条件を探求し、決定する。成果がまとまれば、学術論文として発表する予定である。課題4に関しては、ホットキャリアの寿命が最も長くなるサンプルと実験条件を割り出しており、2024年度途中からホットキャリア注入反応速度並びにホットキャリア輸送のための拡散係数を割り出す予定である。
課題3と比較すると、課題4は、簡便にデータを収集することが可能であるので、今年度に集中してデータを集め、成果を学術論文として発表する予定である。研究において、2022年度からの課題が、遅延してきたので、今年度には、課題3と課題4の内容を完了する道筋を見出すことを目標とする。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
