2018 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of low efficiency for Sn perovskite solar cells and enhancement of efficiency by heteronanointerface architecture
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17H03106
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
早瀬 修二 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (80336099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沈 青 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50282926)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 鉛フリー / 太陽電池 / キャリア密度 / 格子 / ひずみ / 移動度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は鉛フリーペロブスカイト太陽電池の高効率化指針の提案であり、より詳細には錫ペロブスカイトを用いた太陽電池の高効率化指針を提案することである。一般にハロゲン化ペロブスカイトABX3で表される。BがPbの場合、Aサイトのイオンサイズによりトレランスファクターが計算され１に近いほど、ペロブスカイト格子のひずみが少なく、太陽電池の光吸収層として優れていると考えられている。我々の目標はBがSnの場合、Aサイトを変えた場合の格子ひずみと光学物性、電子物性、太陽電池性能の関係を調べた。格子のひずみはXRDによりWilliamson-hall plot により求めた。A0.1(FA0.75MA0.25)0.9SnI3の組成式で AサイトをNa+, K+, Cs+, Ethylammonium+ (EA+) and Butylammonium+ (BA+) と変えた。測定された格子ひずみはトレランスファクターとよく一致しトレランスファクターが1に近づくほどひずみは小さくなった。EA, BAを格子に入れた場合にはトレランスファクターは1を超えるがひずみが大きくなるために３D構造は取れず２D構造をとることにより格子ひずみを緩和していることが実測できた。キャリア移動度とひずみは相関がありひずみが小さいほどキャリ移動度が高かった。従って格子のひずみはキャリアの移動を阻害することが分かった。錫ペロブスカイトで問題となるキャリア濃度はひずみとの相関は大きくなかった。効率は格子ひずみとよく相関関係があり、格子ひずみが小さいほど効率が高い傾向にあった。上記組成の場合EAイオンを用いたときに最も格子ひずみが小さく、効率が高くなった。錫ペロブスカイトを用いた太陽電池の高効率化方針として格子ひずみを小さくするほど高効率化できるという指針を提案できた。
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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
本研究の目的は鉛フリーペロブスカイト太陽電池の高効率化指針の提案であり、より詳細には錫ペロブスカイトを用いた太陽電池の高効率化指針を提案することである。錫ペロブスカイトを用いた太陽電池の高効率化方針として格子ひずみを小さくするほど高効率化できるという指針を提案できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまdえ高効率指針として、レドックス種の添加による錫二価イオンの酸化防止、および格子のひずみの低下の二点を提案できた。今後、粒界、結晶界面に多くの電荷再結合点があると考えられるため、それらのパッシベーション効果と太陽電池性能の関係を明確にし、高効率化の指針を得る。
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