Direction toward high-efficiency Sn perovskite solar cells analyzed by impedance
| Project/Area Number |
19KK0143
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
早瀬 修二 電気通信大学, i－パワードエネルギー・システム研究センター, 特任教授 (80336099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沈 青 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50282926)
カマルディン ムハマドアクマル 電気通信大学, i－パワードエネルギー・システム研究センター, 特任研究員 (60853661)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | ペロブスカイト / 太陽電池 / Sn / 鉛フリー / 高効率 / パッシベーション / 欠陥 / 有機ケイ素 / インピーダンス / ワイドバンドギャップ / 電荷注入 |
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| Outline of Research at the Start |
本提案は鉛フリーSnペロブスカイトのキャリアダイナミックスを明らかにし、すでに高効率を発揮しているPbペロブスカイトとのキャリアダイナミックスと比較することにより、Snペロブスカイト太陽電池の効率向上を抑制している因子をあぶりだし、性能向上指針を提案する目的基礎研究である。光電変換層の電荷分離機構を電荷トラップ分布、時間分解スペクトル法、ホール測定法、熱刺激電流法を駆使して解析する。我々が不得意な非破壊キャリアダイナミックスに必須なインピーダンス解析はスペイン側が担当し、両者協力し太陽電池の電荷移動メカニズム（キャリアダイナミックス）を明らかにし、性能向上のためのボトルネックを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉛を含まないペロブスカイト太陽電池の高効率化が望まれている。
錫系ペロブスカイトがその最も期待される候補であるが効率が低いという問題点があった。錫系ペロブスカイト太陽電池の効率を向上するためには結晶欠陥に起因する電荷再結合サイト密度を低下させる必要がある。これまで我々はヨウ素イオン欠陥(undercordinated Sn ion)密度を低下させるために、エチレンジアミンによるパッシベーションが有効であることを示してきた。今回表面撥水性を有するハロゲン化ケイ素(Me3Si-Br)で表面をパッシベーションしたところ、耐久性、効率が向上することを見出した。効率は表面パッシベーション後に10.05%から12.22%に向上した。耐久性は未封止、窒素下で保存したところ、パッシベーション前には40日で30%の効率低下があったが、パッシベーション後は92日間で20%の低下に抑えることができた。ヨウ素イオン欠陥にBrイオンが配位しMe3Siグループが界面、粒界に吸着することにより、ヨウ素イオン欠陥密度を低下させるとともに、粒界を疎水性化し水分の侵入を防止していると推定された。
ハロゲン化有機ケイ素化合物による粒界パッシベーションは耐久性向上、効率向上に有効であることを実証した。
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Report
(4 results)
Research Products
(21 results)
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[Journal Article] Enhanced efficiency and stability in Sn-based perovskite solar cells by trimethylsilyl halide surface passivation2022
Author(s)
Zheng Zhang, Liang Wang, Ajay Kumar Baranwal, Shahrir Razey Sahamir, Gaurav Kapil, Yoshitaka Sanehira, Muhammad Akmal Kamarudin, Kohei Nishimura, Chao Ding, Dong Liu, Yusheng Li, Hua Li, Mengmeng Chen, Qing Shen, Teresa S. Ripollesb, Juan Bisquert, Shuzi Hayase
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Journal Title
J. Energy Chem.
Volume: 未定
Pages: 604-611
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High Efficiency Lead-free Wide Bandgap Perovskite Solar Cells via Guanidinium Bromide Incorporation2021
Author(s)
Mengmeng Chen, Muhammad Akmal Kamarudin, Ajay Kumar Baranwal, Gaurav Kapil, Teresa S. Ripolles, Kohei Nishimura, Daisuke Hirotani, Shahrir Razey Sahamir, Zheng Zhang, Chao Ding, Yoshitaka Sanehira, Juan Bisquert, Qing Shen, Shuzi Hayase
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Journal Title
ACS Applied Energy Materials
Volume: 未定
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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