2020 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative elucidation of photo-generated charge carrier mobility and transfer dynamics in perovskite semiconductor films
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19H02813
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
橘 泰宏 大阪大学, 理学研究科, 招へい教授 (30359856)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
豊田 岐聡 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80283828)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ハロゲン化金属ペロブスカイト / 太陽電池 / 非鉛ペロブスカイト / 電荷移動反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
具体的な課題として、（１）ペロブスカイト層形状におけるキャリア移動度並びに電荷移動反応の変化、（２）キャリア輸送層の移動度変化による電荷移動反応制御、（３）非鉛ペロブスカイト半導体膜の作製とダイナミクスの変化、（４）ペロブスカイト層内のホットキャリア輸送並びに界面のホットキャリア注入を設定した。
課題2に関しては、成果を論文で発表し、完結した。2020年度から2021年度に渡り、課題3について取り組んだ。非鉛金属として、スズ、ビスマスまたはアンチモンを用いて、均一なペロブスカイト膜の作製並びにナノ粒子の合成を試みた。その中で、臭化スズを元にしたペロブスカイトナノ粒子の作製に成功した。作製されたナノ粒子は、吸光係数が大きく、魅力的な光学特性を持つことが分かったが、大気下では、安定性が著しく低下することが分かった。このため、大気中における臭化スズペロブスカイトナノ結晶の構造変化のメカニズム並びに安定性の向上をターゲットにした研究を行った。成果を学術論文として現在投稿中である。また、異なる構造のスズベースのペロブスカイト層の開発を現在行っており、今後の方向性を示す結果が得られれば、論文にまとめて、投稿する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究テーマにおいて、最初に具体的な課題として、（１）ペロブスカイト層形状におけるキャリア移動度並びに電荷移動反応の変化、（２）キャリア輸送層の移動度変化による電荷移動反応制御、（３）非鉛ペロブスカイト半導体膜の作製とダイナミクスの変化、（４）ペロブスカイト層内のホットキャリア輸送並びに界面のホットキャリア注入を設定した。
COVID-19の影響により、博士研究員の雇用並びに研究進捗に遅延が生じ、結果として研究全体に遅延が生じた。
課題2の主な内容については、移動度と界面電荷再結合反応との重要な相関を明らかにし、論文発表として成果発表を行った。
課題１と課題４に関しては、前年度からの遅延のために開始が遅れているが、令和4年度に取り組む予定である。
課題3に関しては、非鉛金属として、スズを用いて、均一なペロブスカイト膜の作製並びにナノ粒子の合成を試みた。その中で、臭化スズを元にしたペロブスカイトナノ粒子の作製に成功した。作製されたナノ粒子は、吸光係数が大きく、魅力的な光学特性を持つことが分かったが、大気下では、安定性が著しく低下することが分かった。このため、大気中における臭化スズペロブスカイトナノ結晶の構造変化のメカニズム並びに安定性の向上をターゲットにした研究を行い、必要なデータを得た。現在論文投稿中である。また、異なる構造のスズベースのペロブスカイト層の開発を現在行っており、今後の方向性を示す結果が得られれば、論文にまとめて、投稿する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の課題３について、スズベースのペロブスカイト膜を均一に作製する手がかりを発見したので、その要因と太陽電池性能の関連性を探求する。成果がまとまれば、学術論文として発表する予定である。課題3と比較すると、課題1と4は、簡便にデータを収集することが可能であるので、今年度に集中してデータを集め、成果を学術論文として発表する予定である。研究において、2019年度からの課題が、遅延してきたので、今年度には、課題3の残りと課題１，４の内容を完結することを目標とする。
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