2022 Fiscal Year Annual Research Report
High-performance lead-free perovskite solar cells by crystal growth control
| Project/Area Number |
20H02819
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
宮寺 哲彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30443039)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 伸伍 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80732362)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ペロブスカイト太陽電池 / 鉛フリーペロブスカイト / 偏光赤外多角入射分光法 / 結晶成長 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高効率かつ低コストな太陽電池として実用化が期待されているペロブスカイト太陽電池の分野において、毒性の懸念から鉛代替材料による太陽電池の開発が急務となっている。本研究ではこれまでに応募者らが開発してきた分子層レベルで組成制御が可能な精密結晶成長手法やリアルタイム薄膜成長解析手法を駆使してハイスループットな材料・素子開発を戦略的に推進し、環境負荷の低い鉛代替ペロブスカイト太陽電池の高性能化を実現する。
今年度はSnを用いた鉛フリーペロブスカイトの結晶成長機構解析を実施した。また、今後の素子開発に向けた知見を蓄積するためにこれまでに開発した結晶成長手法を駆使して鉛含有ペロブスカイトの素子開発を実施した。
東北大学において、SnI2とグアニジンよう化水素酸塩（GAI）から構成されるペロブスカイトの結晶成長機構を赤外分光法（垂直入射FT-IR、偏光赤外多角入射分光）を用いてリアルタイム解析した。これまでに、拡張指数関数型の反応ダイナミクスを観察しており、今年度は反応の温度依存性を詳細に観察した。その結果、反応速度が温度上昇とともに増大する熱活性化型の反応が観察され、反応速度の温度依存性のアレニウスプロットから見積もられた見かけの活性化エネルギーは、過去に報告されているペロブスカイト結晶中のカチオン拡散の活性化エネルギーと近いことから、SnI2とGAIの反応過程が拡散律速であることが示唆された。
産業技術総合研究所においては、これまでに高結晶性有機薄膜上に鉛ペロブスカイトを成膜することで結晶性の高い薄膜を構築する手法を開発してきた。当該手法を活用して実際に鉛含有ペロブスカイト太陽電池を作製して特性の評価を行った。下地層の違いがペロブスカイト層の結晶性や素子特性に与える影響等を評価した。
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
