2017 Fiscal Year Annual Research Report
多接合型ペロブスカイト太陽電池を用いた高効率光無線給電システムの実現
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17H03532
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮島 晋介 東京工業大学, 工学院, 准教授 (90422526)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石川 亮佑 新潟大学, 自然科学系, 助教 (50637064)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光無線電力伝送 / 光電変換素子 / ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
初年度はデバイス設計のためのシミュレーションモデルの構築（東工大）と禁制帯幅の大きなペロブスカイト材料の開発（新潟大、東工大）に重点を置いて研究を進めた。シミュレーションモデルの構築にはワイドギャップペロブスカイト材料の光学特性が必要である。そこで、平坦なガラス基板上にCsPbBr3薄膜を形成し、分光エリプソメトリにより光学特性の測定を行った。完全に平坦な膜が得られるには至っていないため、光学特性に多少の誤差が含まれるが、デバイスシミュレーションに使用できるデータの取得に成功した。このデータを用いて行った単接合CsPbBr3受光器のシミュレーションにより、高品質なCsPbBr3を形成できれば70%を超える光電変換効率が期待できることが示唆された。また、禁制帯幅の大きなペロブスカイト材料についてはCsPbBr3（東工大、真空蒸着法）、CH3NH3PbBr3(新潟大、アンチソルベント法)の2つの材料の作製の検討を行った。東工大では同時蒸着法を用いることにより比較的平坦で光導電率の高い試料の作製に成功している。また、新潟大学では透明導電膜/TiO2基板上への均一なCH3NH3PbBr3膜の形成に成功している。さらにCH3NH3PbBr3膜上に正孔輸送層と電極を形成しデバイス化を行った結果、初期的な結果ではあるが受光器の動作に成功した。先行研究で報告されている開放電圧とほぼ同程度の電圧値が得られており、CH3NH3PbBr3膜の最適化と正孔輸送層材料の検討を進めることにより、より良好な受光器の開発が可能と考えられる。
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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
初年度の計画では3接合構造デバイスのシミュレーションを行う予定であったが、薄膜の光学特性の取得に時間を要したため、2接合デバイスまでの検討にとどまっている。ただし、3接合デバイスへのモデルの拡張は比較的容易であるため、次年度前半には遅れをとり戻せると考えている。また、禁制帯幅の大きなペロブスカイト材料の開発は当初予定以上に研究が進展している。膜レベルで良質な材料が得られたことに加え、すでに単接合デバイスの動作に成功している。各課題において若干の進みおよび遅れはあるものの、総合的に見れば研究は順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に基礎技術がほぼ構築されたため、2年目以降は材料およびデバイスの高品質化が重要な課題となる。東工大と新潟大で異なる候補材料の検討を進めるが、連絡を密にし、共同で材料の評価を行うことにより、研究の加速を図る。現段階では研究計画に大きな変更を加えることは考えていない。
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