2019 Fiscal Year Research-status Report
Addition effects of halogen compounds on electron transport properties of lead-free perovskite solar cells
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18K14316
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| Research Institution | Kagawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
白幡 泰浩 香川高等専門学校, 一般教育科(詫間キャンパス), 助教 (10791543)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 非鉛ペロブスカイト太陽電池 / (CH3NH3)3Bi2I9 / I/Bi比 / 変換効率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,(1)添加剤として用いるハロゲン化合物に含まれる金属イオンの価数が太陽電池の電子輸送特性に与える影響の解明と，(2)ハロゲン化合物添加により改良された非鉛ペロブスカイト太陽電池表面が電子輸送特性に与える影響の解明を目的としている．令和元年度は，(CH3NH3)3Bi2I9太陽電池の光電変換特性におけるヨウ素(I)とビスマス(Bi)の比（I/Bi比）について調査・検討を行った．その結果，熱処理温度を変化させたことによるI/Biの変化が見られた．このI/Bi比の変化は，熱処理温度を変化させたことによる変換効率の変化に類似しており，特に130℃で熱処理した(CH3NH3)3Bi2I9太陽電池セルにて，最高変換効率(0.061%)と最大のI/Bi比（3.98）が得られた．このことから，(CH3NH3)Bi2I9のI/Bi比は，(CH3NH3)3Bi2I9太陽電池の光電変換特性に影響を与えていることが推測される．また，本研究で作製した(CH3NH3)Bi2I9太陽電池セル表面にて，数多くの多孔質状の粒子が観察された．このことから，前述のI/Bi比だけでなく，多孔質状の粒子に起因した表面形態，不均一な接触，欠陥準位の形成も，(CH3NH3)Bi2I9太陽電池セルの光電変換特性に影響を与えていることが推測される.
本研究課題に関連して，ペロブスカイト太陽電池に用いられる多孔質材料に着目し，多孔質構造を有する化合物半導体の作製を試みた．具体的には，ポリオール法を用いて，銅-インジウム-硫黄からなる，多孔質構造を有する多元系化合物を作製した．その結果，多孔質体作製時の攪拌温度によって，銅-硫黄系化合物とインジウム-硫黄系化合物の２種類が得られた．しかし，銅-インジウム-硫黄からなる多元系化合物を得るには至らず，作製条件の再検討が必要と考えている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
今年度は，ハロゲン化合物を添加した(CH3NH3)3Bi2I9太陽電池の作製と電子輸送特性についてについて調査・検討を行う予定であった．しかしながら，研究代表者の異動に伴う研究環境の整備に時間を要したことと，新型コロナウイルスの感染拡大予防として，県外への移動自粛が要請されたことが影響し，当初の予定から大幅に遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルス感染拡大防止のため，現在も県外への移動自粛が要請されている状況にある．しかし，今後の状況によっては，県外への移動制限が緩和されることが想定される．そのため，最終年度である令和２年度は，当初予定していた非鉛ペロブスカイト太陽電池材料を(CH3NH3)3Bi3I9に絞り，(CH3NH3)3Bi3I9太陽電池における金属イオンの価数が異なるハロゲン化合物，あるいはヨウ化アンモニウム（NH4I）の添加効果および電子輸送特性について調査・検討を行う予定である．
また，多孔質構造を有する化合物半導体の作製については，作製条件の最適化に必要な知見の収集に努めている最中であるため，本研究課題の実施に支障をきたさない範囲内で継続する予定である．
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