High-performance lead-free perovskite solar cells by crystal growth control

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02819
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35030:Organic functional materials-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Miyadera Tetsuhiko 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 / 結晶成長 / in-situ解析

Outline of Final Research Achievements

We investigated the crystal growth dynamics of lead-free perovskite by in-situ infrared MAIRS method, and the crystal growth control and device development of lead-halide perovskite using epitaxial growth. In the crystal growth dynamics analysis, SnI2 and guanidinium iodide (GAI) were used as starting materials, and the dynamics of formation of perovskite (GASnI3) was analyzed. As for crystal growth control, we found that highly crystalline perovskite (CH3NH3PbI3) is formed on highly crystalline pentacene/rubrene layered thin films.

Free Research Field

有機デバイス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ペロブスカイト太陽電池は2013年以来急速に発展し、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。一方で、ペロブスカイト太陽電池の研究開発は、製膜過程の背後にある基礎メカニズムに関する知見はほとんど得られていないのが現状である。本研究ではin-situ赤外MAIRS法を用いたペロブスカイトの結晶成長ダイナミクス解析およびエピタキシャル成長を活用した高結晶性ペロブスカイトの形成とデバイス作製に関する成果を上げた。当該成果はペロブスカイト太陽電池のプロセス開発における結晶成長解析・制御の重要性を示唆するものであり、今後の発展に重要な指針を与えるものである。