2017 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。
さらに29年度は、ペロブスカイト層の薄膜かつ高結晶化を実現するための結晶化メカニズムの検討とそれによる新たな結晶化手法の提案をおこなうとともに、ボトルセル用の低コストCi薄膜作成技術を開発した。
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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
29年度は、高効率な「赤外光に対して透過なペロブスカイト太陽電池の開発」に必須な、ペロブスカイト層の薄膜かつ高結晶化を実現するための結晶化メカニズムの検討とそれによる新たな結晶化手法の提案をおこなうとともに、ボトルセル用の低コストCi薄膜作成技術を開発した。したがって、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 |
30年度は、ペロブスカイト層の結晶サイズ、結晶粒界とペロブスカイト太陽電池特性の関係を定量的に調べ、ペロブスカイト層の薄膜化かつ高品質化を実現するための結晶粒径など、マクロな結晶構造についての検討をおこなう。また、「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」実現のために今年度得られたSi単結晶薄膜太陽電池の低コスト化技術を使って作成した薄膜の電算的特性を調べる。
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