2022 Fiscal Year Annual Research Report
大環状円盤型有機半導体を用いたSnペロブスカイト太陽電池の高性能化
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21J23253
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
橋本 塁人 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト太陽電池 / 表面処理 / スズペロブスカイト / ワイドバンドギャップ / 開放電圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属ハライド(ABX3型)ペロブスカイト太陽電池において、金属イオンとしてPbの代わりにSnを用いたSnペロブスカイト太陽電池が現在注目を集めている。本太陽電池において、発電層であるペロブスカイト半導体のバンドギャップに対して依然として開放電圧が低いといった問題があり、その改善が性能向上のためには欠かせない。当研究室では、SnとPbを1:1で用いたSn-Pb混合型ペロブスカイト太陽電池は、高い開放電圧を達成している。
申請者は本研究において、ペロブスカイト半導体材料のバンドギャップを大きくすることによって開放電圧を向上させることを考えた。Aサイトカチオンにホルムアミジニウム（FA）を用い、Bサイトカチオンとして鉛とスズを1:1の比率で混合させ、Xサイトのハライドに臭素のみを選択することによって従来用いられている組成よりも大きい1.98eVのバンドギャップを有する材料を開発した。その製膜条件を詳細に検討し、結果として当研修室ですでに報告されていた加熱した貧溶媒によって種結晶を生じさせる手法（HAT法）が有効であることを明らかとした。
結果として作成したデバイスについて、その開放電圧は最大で0.83 Vと、従来材料のものよりも高い値を示した。しかしながら、バインドギャップから期待される電圧の値よりはいまだに低い値にとどまっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
広いバンドギャップを有するペロブスカイト材料の塗布方法の開発が想定以上に困難であった。また、体調の不調により十分な時間を確保できなかった点も理由としてあげられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ペロブスカイト太陽電池デバイスの作製と評価を行い、光吸収・発電層であるペロブスカイト層の新規処理手法の開発に取り組む。さらに、電荷回収層材料の開発にも取り組むことで再結合の抑制を目指す。これら２つの取り組みによって太陽電池の開放電圧および光電変換効率を大幅に向上させる。
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