Realizing of long lifetime perovskite solar cells driven in air atmosphere

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20H02838
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 當摩 哲也 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20415699)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SHAHIDUZZAMAN MD 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 助教 (00822222) ; 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) ; 大平 圭介 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40396510)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ペロブスカイト太陽電池 / Cat-CVD / a-Si / 耐久性

Outline of Annual Research Achievements

ペロブスカイト太陽電池は25%を超える高い光電変換効率(PCE)と作製コストの低さにより次世代の太陽電池として期待されているが、耐久性が低いことが課題である。一般に、太陽電池の実用化において、高性能化と低コスト化に並び重要なのは長寿命化である。発電コストは、性能÷（寿命×製造コスト）で表される。現在市販されているシリコン太陽電池は30年保証されており、もしペロブスカイト太陽電池の製造コストが1/10であっても、寿命が3年しかなければ全く太陽電池として価値のないものとなる。このため、性能向上も重要であるが、低コストを考えると劣化しないペロブスカイト太陽電池の実現が実用化には必須であると言える。劣化の大きな原因は有機層のピンホールから侵入した水や酸素によってペロブスカイト結晶が分解することである。この問題を解決するには有機材料を大気安定性の高い無機材料に代替しピンホールのない膜にする必要がある。そこで本研究ではプラズマを発生させず製膜時の損傷が少ない触媒化学気相堆積法(以下CatCVD)を用いたa-Siの製膜を検討している。本年度は，ドープ型a-Siは200℃以上の高温で製膜することで導電性を高められるが，MAPbI3は140℃以上では容易に分解してしまうため、100℃以下の温度でも製膜できるドープを行わないi-a-SiをMAPbI3上に製膜した素子を作製した。p-a-Siのときと同様にMAPbI3の表面を被覆できており素子として駆動することに成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

触媒化学気相堆積法(以下CatCVD)を用いたa-Siの製膜により，ペロブスカイト太陽電池においてペロブスカイト膜上にa-Si膜の形成に成功した。

Strategy for Future Research Activity

i-a-SiがMAPbI3を十分に被覆し保護できるかを確認するなど，最終年度の成果として，ペロブスカイト太陽電池におけるa-Si膜の導入を試みる。