2023 Fiscal Year Annual Research Report
Crystalline Si/perobskite triple junction solar cells by mist deposition
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20K05318
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
白井 肇 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30206271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花尻 達郎 東洋大学, 理工学部, 教授 (30266994)
石川 良 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90708778)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | シリコン太陽電池 / ペロブスカイト太陽電池 / タンデム構造素子 / 開放電圧 / 中間電極 / 金属酸化膜 / ３接合素子 / MoO3/IZO積層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は先行研究で実施した溶液プロセスを主体とした結晶Si/導電性高分子PEDOT:PSS接合太陽電池を下部素子、有機・無機ペロブスカイトFACsPbIBr(PSC)系太陽電池をを上部素子とした２接合素子の作製を基盤に３接合素子の実現を最終目標とした。特に先行研究で実施した下部Si系素子とPSC系2接合素子の中間電極部材として極薄金ナノ粒子を挿入したIZO/MoO3積層構造を中間電極とすることで接触抵抗の低減を実現した。中間電極および上部半透明PSC素子の窓層として機能することをはじめて実証した。また上部PSC素子の窓層としてIZO/MoO3積層構造が機能することを明らかにした。そこでバンドギャップの異なるPSCに対して同様の極薄金ナノ粒子挿入MoO3/IZO積層構造が中間電極としてのポテンシャルを実証し、結晶Si/PEDOY:PSS/PSC2接合素子上に積層することで３接合素子の実現を最終目標とした。PSC素子はFACsPbIxBr3-x組成のIBｒ組成比xを調整することでバンドギャップ1Eg＝.7eVおよび1.8-1.9eVのPSCの結晶性および光導電性向上を目指した。X線回折から良好な結晶性を有する薄膜の作製を実現した。また上部半透明PSC単一素子では変換効率6％（x=0.3)および3%(x=0.5)を得た。そこで最初にSi/PEDOT:PSS/PSC(x=0.3)素子を試作した。その結果効率は10-11%を得た。次に半透明PSC(x=0.5)素子を積層した。その結果開放電圧は
1.9Vまで向上したが短絡電流は2-3ｍA/cm2であった。この要因にはPSC（x-0.3）膜の表面粗さおよび中間電極形成におけるスパッタ法によるIZO/MoO3膜厚およびスパッタ損傷の抑制が課題として挙げられる。以上3接合素子で効率1-1.5%,開放電圧1.9Ｖを得た。中間電極形成時におけるPSC素子への損傷の抑制により効率の飛躍的向上が期待される。
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