2020 Fiscal Year Research-status Report
Charge and ions migration in lead halide perovskite semiconductors
| Project/Area Number |
19K04500
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
柳田 真利 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (60358215)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | ペロブスカイト / 太陽電池 / 太陽光発電 / イオン分布 / 光変調 / 拡散 / ドリフト |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
光変調分光システムを構築し、ハロゲン化金属ペロブスカイト太陽電池の実デバイスについて計測を行った。光変調分光システムはLEDレーザー光を励起光として強度変調し、それに同期する透過率変化を検知し励起光有る無しによる太陽電池の透過率変化を調べるものである。変調周波数が100Hzから10mHzの間で透過率変化（ΔT/T）を検知し、てCole-Coleプロットにおいて50mHzに虚部最低値をもつ円弧が観測された。昨年度、ペロブスカイト半導体中のイオンが光によって動き回ることを見出した。本年度、光照射によってCH3NH3PbI3ペロブスカイト半導体中のイオンが再分布することを数値解析と比べながら検討を行った。励起光の波長を650nmと404nmで変えた際、Cole-Coleプロットの円弧の形状が異なった。650nmでは有限の拡散によるWaburgの円弧で表され、404nmでは理想的は半円（インピーダンス測定でいうと抵抗とコンデンサーの並列回路で表記）であった。404nmの励起光はCH3NH3PbI3ペロブスカイトの厚み100nm以下でほぼ吸収され、ペロブスカイト/電荷輸送層（電子輸送層や正孔輸送層）界面近くのイオン再分布をモニターし、650の励起光では吸収係数が小さいため、ペロブスカイト層全体のイオンの動きを観測していることがわかった。界面ではイオン分布による電気二重層が存在し、イオンの動きは電場によるドリフトが主であり、ペロブスカイト層全体では電場が無く、イオンは拡散で移動していることが考えられた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ペロブスカイト太陽電池実デバイスが動作中でのハロゲン化金属ペロブスカイト中のイオンの動きについて光変調分光システム（透過率測定と反射率測定）で観測でき（計画通り）、それに加えて励起光波長によってそのイオンの動きを詳細に調べることが可能であることがわかった（想定以上）。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画よりさらに研究を進め、ペロブスカイト太陽電池の実デバイスについて光変調分光システムとインピーダンス測定等を連動させることにより、劣化前後のデバイスにおけるイオンの動きを調べ、ペロブスカイト太陽電池の信頼性について、更なる向上の手段を見出す。
|
| Causes of Carryover |
耐薬品用手袋等の物品費がコロナ禍の医療必需品のひっ迫等により価格高騰と予測したが想定より支出が抑えられため、残額として生じた。次年度において本研究の基板や試薬等の物品費として支出予定。
|
Research Products
(3 results)
