Evaluation and development of tunneling oxide of Si solar cell using laser terahertz emission microscope (LTEM)

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05697
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Mochizuki Toshimitsu 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 (30549572)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: テラヘルツ / 時間領域分光 / 太陽電池 / ペロブスカイト化合物

Outline of Final Research Achievements

Perovskite solar cells are attracting attention as the next generation of solar cells with high efficiency and great potential for cost reduction. However, the mechanisms of their high efficiencies are largely unknown due to their complex structure consisting of ultrathin organic films. Therefore, we believe that terahertz emission microscopy is an effective evaluation technique to help elucidate the mechanisms of high efficiency of perovskite solar cells. We confirmed that the waveform of THz emission changes continuously with the applied voltage, and the phase is reversed at a certain voltage. This is evidence that the transient carrier dynamics of perovskite solar cells can be evaluated optically, and is effective as a new evaluation method for perovskite solar cells.

Free Research Field

太陽電池

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シリコン系太陽電池の完成度がコスト的な意味を含めて非常に高まる一方で、鉛ハライドペロブスカイト化合物は高効率低コストかつ軽量な太陽電池の材料の候補として注目を集めその研究が盛んに行われ、その性能も急速に向上している。また、鉛ハライドペロブスカイト化合物はバンドギャップの制御が比較的容易であり結晶シリコン太陽電池とのタンデム用トップセルの材料としても期待されている。このような状況にあってテラヘルツ時間領域分光による半導体評価の応用の可能性を探った所、photo-Dember効果との干渉はあるもののペロブスカイト太陽電池の界面評価にテラヘルツ時間領域分光が応用できる可能性があることを示せた。