2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of lead-free CVD process for perovskite solar cells
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22H01859
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河瀬 元明 京都大学, 工学研究科, 教授 (60231271)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ペロブスカイト / 太陽電池 / CVD / ビスマス / 非鉛 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原料を金属Biからより反応性の高い酸化ビスマス（Bi2O3）に変更した。加熱炉内のセラミックボートで溶融したBi2O3とHIが反応して生成したヨウ化ビスマス（BiI3）をHeで希釈し、未反応のHIとともに混合部へ供給した。混合部ではHeで希釈したMAと衝突混合させて製膜部へ供給し、TiO2付きFTOガラス基板に成膜した。得られた膜はXRD (X線回折) 測定によりMABIであることを確認した。
中間生成物であるBiI3とMAI分圧の影響を反応温度170、180℃で調べた。MAI分圧0.25～2 Pa、BiI3分圧0.01～0.11 PaでいずれもMABIの成膜速度はラングミュア型となり、2BiI3+3MAI→MABIは表面反応であることがわかった。反応温度160 ℃と180 ℃での平均膜厚（成膜時間30 min）を比較すると、それぞれ351 μm、175 μmであった。高温では成膜速度と分解速度がともに上昇することが示唆された。ヘリウム雰囲気下、MAI雰囲気下（0.21 Pa)、BiI3雰囲気下（0.03 Pa）でのMABI分解量を測定した結果、MAI雰囲気下では分解速度が他の2条件と比較して約1/5であった。MABIの分解：MABIσ⇔MAIσ＋BiI3σ、MAIσ⇔MAI(g)、BiI3σ⇔BiI3(g)より、MAI雰囲気下ではMAIσの脱着が抑制され、その結果MABIの分解が抑制されると考えられる。一方、BiI3雰囲気下ではBiI3σの脱着抑制の効果は小さいことが示唆された。
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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
より反応性の高い原料を見つけ、温度や分圧等異なる条件で成膜をおこない、成膜可能な条件の探索をおこなった。成膜と同時に分解も進むことが明らかとなり、分解も含めた反応モデルを提案し、パラメーターの取得の見通しが立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
他の温度（160 ℃）で成膜し、MABIの生成と分解を考慮した反応速度解析をおこなう。各パラメーター（反応速度定数、吸着定数）の活性化エネルギーを算出し、成膜速度を定式化する。
また、電気的特性を測定し、膜の性能評価をおこなう。
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