2014 Fiscal Year Research-status Report
2次元無機有機ペロブスカイト物質の太陽電池材料への応用
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26600119
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
江馬 一弘 上智大学, 理工学部, 教授 (40194021)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 無機有機ハイブリッド物質 / 太陽電池 / 量子井戸 / 励起子物性 / 層状ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年注目を集めている無機有機ハイブリッドペロブスカイト物質（HP物質と略す）の2次元構造（量子井戸）を太陽電池応用に適する材料に引き上げるための研究を行っている．2014年度は，2次元構造の励起子物性の確認のための実験，および，3次元構造における励起子物性の研究を行った．3次元物質では励起子が存在しないと言われているが，精密な光学測定により少なくとも臭素系においては励起子が安定に存在することが確認された．現在，ヨウ素系の試料についても研究を行っている状況である．
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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
試料作製方法はほぼ確立し，2次元から3次元にかけてのハイブリッド物質の光学測定ができるようになっている．特に，3次元物質について，室温でも励起子効果が顕著に表れることを確認するなど，着実に成果があがっている．
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| Strategy for Future Research Activity |
沃素系，臭素系において，3次元物質での光学特性，キャリアの緩和ダイナミクスを詳細に研究する．太陽電池効率の温度依存性なども測定する予定である．
また，2次元構造については，励起子束縛エネルギーが大きいので，このままでは電荷分離が生じない可能性が高い．そこで，1層，2層程度の試料については，無機層から有機層へのエネルギー移動もしくは電子移動を起こし，有機層において電荷分離することを目指す．光吸収は巨大な振動子強度を持つ無機層の励起子が担い，そこから効率良く有機層へエネルギー移動されることで，有機層に励起状態を移動させる．具体的には，有機層にナフタレン，アントラセン，共役系高分子などを導入する．アントラセンとナフタレンは臭素系の励起子と共鳴エネルギーが一致しており，共役系高分子は共役長を制御することにより，エネルギー位置を調整することができる．すでに単層の臭素系ではエネルギー移動効率を測定しており，それと同じ方法で，エネルギー移動効率を測定することができる．さらに，導入する分子と無機層との距離，および遷移双極子モーメントの方向をパラメータとして，これらを系統的に変化させた有機層を作製し，移動効率の最も高いものを見つけ出す．
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| Causes of Carryover |
2014年度に3次元物質の励起子物性の研究は大きく進展したが，2次元から3次元にかけての光学特性評価までは，時間の関係上，行えなかった．それに必要な光学系の構築が遅れていたため，構築のための予算が繰り越しとなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
最終年度となる2015年度に，2次元から3次元にかけての測定を目指し，光学系の構築を行う．また，太陽電池効率の温度依存性を測定するための，実験系なども繰り越した予算で計画している．
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[Journal Article] Excitonic Feature in Hybrid Perovskite CH3NH3PbBr3 Single Crystals2015
Author(s)
Hideyuki Kunugita, Tsubasa Hashimoto, Yuki Kiyota, Yosuke Udagawa, Yuko Takeoka, Yuiga Nakamura, Junro Sano, Tomonori Matsushita, Takashi Kondo, Tsutomu Miyasaka, and Kazuhiro Ema
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Journal Title
Chem. Lett.
Volume: 44
Pages: 852-854
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Optical and excitonic properties in lead-halide-based perovskite-type crystals CH3NH3PbBr32015
Author(s)
T. Hashimoto, Y. Kiyota, Y. Udagawa, R. Ishii, Y. Kagaya, H. Kunugita, Y. Takeoka, K. Ema, Y. Nakamura, J. Sano, T. Matsushita, T. Kondo, and T. Miyasaka
Organizer
Fourth International Conference on Multifunctional, Hybrid and Nanomaterials (Hybrid Materials 2015)
Place of Presentation
Sitges, Spain
Year and Date
2015-03-09 – 2015-03-13
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