2016 Fiscal Year Annual Research Report
30%超タンデム太陽電池用超薄膜ペロブスカイト太陽電池と光閉じ込め貼り合わせ技術
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16H02451
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
伊原 学 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90270884)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 工学 / 総合工学 / エネルギー学 / エネルギー生成・変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ペロブスカイト/Siハイブリッドタンデム太陽電池は、理論的には３０％以上の変換効率が可能である。しかし、4端子型タンデム構造でさえ、14％程度の変換効率にとどまっている。そのためのKeyとなる技術課題は、1. 赤外光に対して透過なトップ層ペロブスカイト太陽電池の開発、2. ペロブスカイト太陽電池、Siハイブリッド太陽電池のそれぞれの効率を低下させずに2端子タンデム太陽電池を作製する作製方法の開発である。
本研究では、研究代表者らがこれまで先駆け的に研究をおこなってきた自己組織化などによって金属ナノ粒子を配列させ、局在表面プラズモンおよび表面プラズモンポラリトンを利用する“光のマネージメント”（特定波長の量子収率の向上、透過/反射/吸収の制御）によって、「1. タンデムトップセル用“赤外光に対して透過な逆型ペロブスカイト太陽電池”の開発」をおこない、「2.光閉じ込め貼り合わせ技術の開発」をおこなうことで、それぞれのセルへの変換効率への影響を最小限にした高効率ペロブスカイト/Siハイブリッド2端子タンデム太陽電池を開発することを目的としている。
そこで、28年度はコンセプトの検証をおこない、“赤外光に対して透過な逆型ペロブスカイト太陽電池”の開発の実現のためには、薄く、平坦なペロブスカイト層の実現が必要であり、そのためには結晶の核発生、成長を制御することが重要であることが分かった。さらに、PbI2を経由する二段階成長法と、1ステップでペロブスカイト層を形成する1段階成長法の両成長方法について、結晶成長を制御するための複数の独自の結晶成長法を提案した。また、ボトムセルとなるSi太陽電池の低コスト作製についても検討をおこなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
28年度は、研究計画で記載したトップセルとしての必要条件、コンセプトを検討、検証することを主な課題としていた。その結果、上記述べたようにペロブスカイト層の薄膜、平坦化が確かに必要であり、そのためにはペロブスカイト層の核発生、成長の制御が重要であることを見いだすことができた。さらに、複数の独自の結晶成長技術の提案にまで至っており、設定した課題に対して「おおむね順調に進展している。」と判断することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度、PbI2を経由する二段階成長法と、1ステップでペロブスカイト層を形成する1段階成長法の両成長方法について、結晶成長を制御するための複数の独自の結晶成長法を提案したので、それらの結晶成長条件と結晶サイズ、形状、TiO2膜表面でのモルフォロジーなどとの関係を調べて結晶成長メカニズムを検討し、ペロブスカイト層の薄膜・平坦化を目指す予定である。
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