2023 Fiscal Year Research-status Report
Enhanced power conversion efficiency of perovskite solar cells with densification of crystal layer interface using vapor deposition method
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21K04970
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| Research Institution | Gifu National College of Technology |
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Principal Investigator |
飯田 民夫 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (70377703)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト太陽電池 / ホール輸送層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は、主にペロブスカイト太陽電池の発電層であるCH3NH3PbI3層とホール輸送層に用いるNiO2層との界面評価を行うため、NiO2膜の製膜手法の確立と結晶界面の評価方法の確立について研究を遂行した。
昨年度の報告に記した通り、電子輸送層にはTiO2膜ではなくC60膜を用いてる。C60膜においては、その構造から結晶子サイズを制御することが困難であると考えられるため、目的であった発電層との結晶界面の整合による改善も難しい。したがって太陽電池構造において逆側のホール輸送層との結晶界面の評価を試みている。現在NiO膜をホール輸送層に用いて太陽電池を作製し、発電効率を測定することは成功している。NiO膜製膜手法にはマグネトロンスパッタリング法を用い、ターゲットにNiO、スパッタガスにArおよびO2を使用した。製膜時のスパッタガス導入量や投入電力といったパラメータを変化させることで、NiO膜の結晶性と膜質を変化させることが可能という知見を得ている。また膜厚の制御により、作製したNiO膜中の結晶子サイズを計測することは可能となった。この結果は、太陽電池構造においてNiO膜をホール輸送層として用いた場合に、発電層であるCH3NH3PbI3膜との結晶界面評価に有用な情報となる。
令和５年度の研究成果発表実績は、国内学会・研究会にて3件、国際学会において1件の発表を行った。また学術論文を主として1編執筆した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度変更したとおり、本研究の目的である結晶層界面の緻密化は、逆構造ペロブスカイト太陽電池のホール輸送層と発電層の間で行うこととしている。令和５年度は、緻密化のためのホール輸送層の結晶子サイズ制御を行うため気相法によるNiO膜の作製を遂行した。この際に、作製条件の設定に時間がかかってしまったため、多少研究の進捗が遅れているが、製膜および結晶子サイズの評価は可能となったことから研究はおおむね順調に進展していると考えている。次年度は結晶界面の制御を試み、実際に太陽電池デバイスでの効率への影響について評価を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペロブスカイト太陽電池において、発電層に用いるCH3NH3PbI3膜とホール輸送層に用いるNiO膜について、気相法で作製し、膜厚制御や結晶子サイズの制御について知見が得られてきている状況である。今後はそれぞれの膜についての製膜条件と粒径制御に関しての相関性を精査し、本研究の目的である層界面の緻密化による太陽電池デバイスの高効率化に向けて研究を遂行する。具体的な方法としては、粒径差を10%以内とし、整合性を高めた状態で太陽電池デバイスを作製し、変換効率への影響を確認していく。また作製したペロブスカイト太陽電池において、極低温下での分光感度測定を行い、層界面の電気伝導機能評価とキャリア輸送機構についても考察する。
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| Causes of Carryover |
研究の遂行にあたり、真空装置の改良を行った際に生じた差額である。
次年度も真空装置の改良を行うため、引き続き真空部品の購入に充てる。
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