2020 Fiscal Year Research-status Report
Ageing and Passivation Effects in Perovskite Solar Cells
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19K05666
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | Perovskite / Solar Cells / Durability / Standard Testing / Moisture / Measurement / Energy / Degradation |
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| Outline of Annual Research Achievements |
屋内LED照明下で最適な効率が得られるように設計されたペロブスカイト太陽電池の貯蔵寿命を評価しました。水蒸気に対するのペロブスカイト材料の安定性を改善
方法を評価しました。これらの結果はすでに日本化学会 第101春季年会(2021)で発表しており、また、“Solar Energy Materials and Solar Cells”に投稿するために準備をしています。
太陽電池の最大電力点を長時間に測り続けるソフトウェアを開発しました。このソフトウェアの特徴は最大電力点とJ-Vカーブを両方測れます。これで電気特性の劣化の影響が定量的に観測することができます。高効率の混合鉛-スズペロブスカイト太陽電池の安定性データを提供するために使用されました。これらの結果は、今後、論文にまとめる予定です。
臭化物イオンの変化と鉛ペロブスカイトの耐久性がどのように関係しているのかを示すために、太陽光下でのペロブスカイトデバイスの動作安定性の体系的な調査が行われました。この結果は雑誌に投稿するために準備してます。関連する一連の実験で、ペロブスカイト材料が変更されていない場合でも、電荷輸送層を置換することで、ペロブスカイトデバイスの動作安定性が劇的に向上することを示しました。これらの結果は、２０２１年日本応用物理学会春季大会で発表されました。
ガス混合システムを使用して、鉛、鉛-スズ、およびスズの太陽電池の酸素および水蒸気雰囲気に対する相対的な反応性を確認しました。これらの予備調査結果は、来年さらに深く研究していく予定です。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
金属ハロゲン化物ペロブスカイト太陽電池の安定性を測定するために必要な基本的な機器、ツール、およびテストプロトコルは、この研究助成金の最初の年に以前に開発されました。ガス混合システムは、制御された量の窒素、空気、および水蒸気を、試験装置を含む測定チャンバーに提供するように設定されました。ペロブスカイト太陽電池の測定と分析に必要なソフトウェアが作成されました。
測定システムは、さまざまな雰囲気と光強度の下でのペロブスカイト太陽電池の性能を調べることができます。デバイスの寿命に対するこれらのさまざまな要因の影響を判断できます。ペロブスカイト太陽電池の劣化の原因を特定することが重要です。この情報は、より堅牢な材料、システム、およびカプセル化技術の開発に大いに役立ちます。
また、デバイスの寿命を測定するための標準的な測定プロトコルを開発することも不可欠です。現在、異なるグループはすべて異なるテスト方法を使用しています。私は、明確に定義され、広く有用な標準テストを実装し、材料とデバイスの大規模で多様なサンプルセットの参照寿命データを測定しました。これまでに20を超えるデバイスを測定し、多くの有用な観察を行った必要がありますが、安定性情報の信頼できるデータベースを構築するには、さらに多くのデバイスが必要です。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの私の仕事のほとんどは鉛ペロブスカイトに関するものでしたが、これからは鉛-スズ、特にスズペロブスカイトデバイスに焦点します。スズペロブスカイトは、鉛ペロブスカイトよりも毒性が低いため、非常に望ましいです。ただし、Sn(II)は空気中で急速に酸化されるため、スズペロブスカイトは鉛ペロブスカイトよりも安定性が低くなります。この不安定性は、スズペロブスカイトで作られたペロブスカイトデバイスの初期効率と寿命の両方に影響を及ぼします。私の役割は、スズペロブスカイト太陽電池の動作寿命の信頼できる正確な評価を提供しながら、劣化メカニズムを明らかにします。材料とデバイスの安定性を改善する方法を確認します：層状2Dおよび2D / 3Dペロブスカイト材料、表面パッシベーションおよび疎水性コーティング、代替基板材料、および酸素拡散に対する耐性が向上した電極材料。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルスの影響で旅費は予定より少なかった。これからもしばらくの間に出張する見込みがないので、残額を物品に使いまわすことに決定する。
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Research Products
(18 results)
