2018 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 | 光無線給電 / ワイドギャップペロブスカイト材料 / 受光器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はデバイスシミュレーションモデルの改善（東工大）と禁制帯幅の大きなペロブスカイト材料を用いた受光器の開発（新潟大、東工大）に重点を置いて研究を進めた。シミュレーションにおいては、ワイドギャップペロブスカイト材料(CsPbBr3、CH3NH3PbBr3)の高品質化を行い、電気的測定により得られたキャリア拡散長などのパラメータをシミュレーションに反映させ、より現実的な検討を行った。その結果、現状ではMAPbBr3の方が高品質な薄膜の形成が実現できていることが明らかとなった。ただし、どちらの材料においてもキャリア拡散長がまだ不十分であるため、更なる改善が必要であることを示唆する結果が得られた。また、多接合型デバイスのシミュレーションにも着手し、初期的な段階ながらシミュレーションを行うことができることを確認した。
受光器の作製においては、東工大・新潟大共にTiO2を電子輸送層に用いたワイドギャップペロブスカイト受光器の特性評価を行った。初期的な評価として、ソーラーシミュレータを用いた評価を行い、疑似太陽光下でエネルギー変換効率4.4%程度のデバイスが形成できている。これは波長450 nmの単色光照射時に換算すると約23%程度の変換効率となる。デバイスの詳細な解析の結果、受光器の出力電圧と出力電流の双方が理想的な値よりもかなり小さいことが明らかになっている。出力電流の改善には光学的な設計（表面反射率の低減、光閉じ込め効率）を改善することが重要であり、出力電圧の改善にはワイドギャップペロブスカイト材料のキャリア拡散長の改善と新たな電子・正孔輸送層の適用が必須であると考えられる結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の計画では2年目に多接合デバイス形成のための検討を行う予定であったが、単接合デバイスの特性改善に時間を要したため、検討を行うことができなかった。ただし、2年目の後半にはある程度良好なデバイス動作が実現できているため、3年目には多接合デバイスの検討を行うことができる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目の研究の進捗が若干遅れているものの、その遅れは致命的なものではなく、3年目の研究は予定通り進めることができると考えている。単接合デバイスの高効率化と並行して多接合型デバイスの形成技術を開発し、多接合デバイスの特性評価を進める予定である。
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