鉛フリー新規ヨウ化物光吸収層材料を用いたプリンタブル新型化合物薄膜太陽電池の創製

• 研究課題/領域番号: 15K14305
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 長岡工業高等専門学校
• 研究代表者: 荒木 秀明 長岡工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (40342480)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ヨウ化物 / 化合物薄膜太陽電池 / 太陽電池 / 薄膜 / 塗布

研究成果の概要

本研究では，鉛フリーヨウ化物としてBiI3に着目した。BiI3薄膜は，DMF溶媒を用いてスピンコート法によって作製した。光学測定からBiI3のバンドギャップは1.8 eVと見積もられ，光吸収係数は670 nm 以下において10000 cm-1以上であった。光吸収層としてBiI3層を用いて，FTO/compact-TiO2/porous-TiO2/BiI3/spiro-MeOTAD/Au構造の塗布型薄膜太陽電池を作製した。BiI3層を塗布後，70度でアニールした試料において，開放電圧0.25V，短絡電流密度0.96 mA/cm2，曲線因子0.42，変換効率0.10%を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of printable thin film solar cells using BiI3 absorption layer (2018)
  • 著者名/発表者名: Shohei Sasagawa, Hinako Ebe, Hideaki ARAKI
  • 雑誌名: Science of Advanced Materials 巻: 10 号: 5 ページ: 647-650
  • DOI: 10.1166/sam.2018.3139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of perovskite solar cells by reaction between spin-coated precursor films and CH3NH3I vapor (2017)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe, Shohei Sasagawa, Hideaki Araki
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: - 号: 6 ページ: 1600192-1600192
  • DOI: 10.1002/pssc.201600192
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of lead halide perovskite solar cells by annealing spin-coated PbI2 thin films in CH3NH3I vapor (2016)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe and Hideaki Araki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 2S ページ: 02BF11-02BF11
  • DOI: 10.7567/jjap.55.02bf11
  • NAID: 210000146114
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 気相アシスト法によるCH3NH3PbI3 薄膜の作製条件の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江部日南子，笹川祥平，荒木秀明
  • 雑誌名: 平成27年度多元系化合物・太陽電池研究会年末講演会 論文集 巻: - ページ: 130-131
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells Using Gas-Phase Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe, Hideaki Araki
  • 雑誌名: Proceedings of 5th International Symposium on Technology for Sustainability, ISTS2015 papers 巻: -
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 鉛フリーヨウ化物光吸収材料を用いた太陽電池の作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 樋浦一樹，荒木秀明
  • 学会等名: 平成29年度 高等専門学校機構 第2ブロック研究情報交換会
• [学会発表] BiI3を用いた塗布型薄膜太陽電池の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笹川祥平，家後和美，江部日南子，南 愛海，荒木秀明，伊﨑昌伸
  • 学会等名: 平成28年度高専連携教育研究プロジェクト進捗状況報告会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学（愛知県・豊橋市）
  • 年月日: 2016-12-27
• [学会発表] 非鉛ヨウ化物薄膜の作製と太陽電池への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江部日南子，荒木秀明
  • 学会等名: 第6回高専-TUT太陽電池合同シンポジウム
  • 発表場所: 小山工業高等専門学校（栃木県・小山市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] 初学者を対象としたペロブスカイト太陽電池の作製プロセスの検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 江平 希，山谷はな，佐藤悠斗，江部日南子，荒木秀明
  • 学会等名: 第6回高専-TUT太陽電池合同シンポジウム
  • 発表場所: 小山工業高等専門学校（栃木県・小山市）
  • 年月日: 2016-12-10
• [学会発表] Fabrication of Perovskite Solar Cells by Reaction Between Spin-coated Precursor Films and CH3NH3I vapor (2016)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe, Shohei Sasagawa, Hideaki Araki
  • 学会等名: International Conference on Ternary and Multinary Compounds ICTMC-20
  • 発表場所: The Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina, Halle(Saale)（ドイツ）
  • 年月日: 2016-09-05
  • 国際学会
• [学会発表] Solid state photovoltaic devices based on Fe2O3 thin films (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryoma TAKANO, Takuma TANAKA, Ryosuke ABE, Tay JIA YIK, Hideaki ARAKI, Toshihiko SAKAI
  • 学会等名: 20th International Vacuum Congress (IVC-20)
  • 発表場所: Busan Exhibition Convention Center (BEXCO) （韓国）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of printable thin film solar cells using BiI3 absorption layer (2016)
  • 著者名/発表者名: Shohei SASAGAWA, Hinako EBE, Hideaki ARAKI
  • 学会等名: 20th International Vacuum Congress (IVC-20)
  • 発表場所: Busan Exhibition Convention Center (BEXCO) （韓国）
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] BiI3を用いた塗布型薄膜太陽電池の作製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笹川祥平，江部日南子，荒木秀明
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 気相アシスト法による鉛ハライドペロブスカイト太陽電池の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江部日南子，笹川祥平，荒木秀明
  • 学会等名: 第5 回 高専-TUT 太陽電池合同シンポジウム
  • 発表場所: 長岡工業高等専門学校（新潟県・長岡市）
  • 年月日: 2015-12-12
• [学会発表] 気相アシスト法によるCH3NH3PbI3薄膜の作製条件の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江部日南子，笹川祥平，荒木秀明
  • 学会等名: 平成27年度 応用物理学会「多元系化合物・太陽電池研究会」年末講演会
  • 発表場所: アオーレ長岡（新潟県・長岡市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] BiI3を用いた塗布型薄膜太陽電池の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笹川祥平，江部日南子，荒木秀明
  • 学会等名: 平成27年度 応用物理学会「多元系化合物・太陽電池研究会」年末講演会
  • 発表場所: アオーレ長岡（新潟県・長岡市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] 気相アシスト溶液法による有機無機ペロブスカイト太陽電池の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江部 日南子，笹川 祥平，荒木 秀明
  • 学会等名: 2015年 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Fabrication of CH3NH3PbI3 Perovskite Solar Cells Using Gas-Phase Reaction (2015)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe, Hideaki Araki
  • 学会等名: 5th International Symposium on Technology for Sustainability (ISTS 2015)
  • 発表場所: Shah Alam（マレーシア）
  • 年月日: 2015-08-04
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of Lead Halide Perovskite Solar Cells by Annealing Spin-coated PbI2 Thin Films in CH3NH3I Vapor (2015)
  • 著者名/発表者名: Hinako Ebe and HideakiAraki
  • 学会等名: The 5th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies(EM-NANO 2015)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-06-16
  • 国際学会
• [学会発表] 気相反応法を用いたペロブスカイト太陽電池の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 江部日南子，荒木秀明
  • 学会等名: 第12回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
  • 発表場所: ホテル華の湯（福島県・郡山市）
  • 年月日: 2015-05-28