2022 Fiscal Year Annual Research Report
錯体種の設計と反応場の制御による高結晶鉛フリーペロブスカイトの水中合成法の創出
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21K20475
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
横山 幸司 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (00911158)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 鉛フリーペロブスカイト / ペロブスカイト太陽電池 / 水中合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、ヨウ化水素酸よりも安定なアルカリ金属ヨウ化物をヨウ化スズ原料の可溶化剤に用い、高濃度（0.5 mol/L）でありながら大気中でも安定な原料水溶液を調製した。また、還元剤としてアスコルビン酸を添加すると、原料水溶液中ではスズの酸化が抑制できることを、エレクトロスプレーイオン化飛行時間型質量分析から明らかにした。この水溶液に有機カチオン原料水溶液を加えると瞬時にヨウ化スズ系ペロブスカイト材料が過飽和析出し、この材料は既存の材料と比較しても大気暴露後の劣化が抑えられることをX線回折法やX線光電子分光分析から明らかにした。以上より本研究全体を総括すると、原料水溶液中の原料の化学状態の最適化と安定化を実現する新規添加剤を見出し、大気中・水中でも高品質・高耐久なヨウ化スズ系ペロブスカイト材料を合成することに成功した。本研究で得られた知見をベースとすれば、原料水溶液の塗布によるハライドペロブスカイト光電変換層の大気中成膜が実現でき、従来、酸素・水分に弱いとされてきたハライドペロブスカイト材料の化学の転換点となり得るとともに、ハライドペロブスカイト材料と酸素・水分との相互作用に関する基礎研究の進展にも寄与し得る。さらに、本合成法は、禁水設備などの特殊な製造設備を必要としないペロブスカイト太陽電池製造法に展開可能であるため、低コストで簡便な革新的太陽電池製造プロセスを創出し、次世代型太陽電池の実用化・社会実装を加速するものと期待される。
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