| 研究課題/領域番号 |
17H03106
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
有機・ハイブリッド材料
|
|---|
| 研究機関 | 電気通信大学 (2019)
九州工業大学 (2017-2018) |
|---|
研究代表者 |
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)
|
|---|
| 研究分担者 |
沈 青 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50282926)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2017年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
|
|---|
| キーワード | 光電変換素子 / 太陽電池 / 粒界 / ヘテロ界面 / 欠陥 / ペロブスカイト / 錫 / 鉛フリー / 錫系 / 電荷トラップ / 効率 / 開放電圧 / 発光寿命 / Sn / 時間分解 / キャリア密度 / 格子 / ひずみ / 移動度 / レドックス |
|---|
| 研究成果の概要 |
本研究の目的は鉛フリーの錫ペロブスカイト(PVK)太陽電池（金属ドーピングなし）の高効率化指針の提案であり、特に結晶粒界、ヘテロ界面の欠陥密度減少に着目した研究を実施した。組成を簡略化するため、他の金属をドープしない錫だけを使ったPVK太陽電池の高効率化阻害因子を解明し、性能向上指針を提案することを目指した。錫PVKの高効率化には欠陥ができやすい錫PVK層/酸化物半導体層界面を避けた逆構造が優れていること、結晶格子ひずみが小さいほど効率が高いこと、粒界の欠陥密度を減少させるパッシベーションが有効であること、欠陥であるSn4+濃度を低下させる還元剤を添加することが有効であることが分かった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
鉛ペロブスカイト(PVK)は低温・塗布で作製できる次世代太陽電池として期待されているが鉛イオンがPVK層に含まれているという問題点が指摘されていた。計算上は錫PVKは鉛PVKと同等以上の効率が期待できるが実験的には鉛PVKより性能は劣っていた。本研究でPVK層の粒界やヘテロ界面に生ずる欠陥構造、キャリアダイナミックス、光電変換特性を系統的に調べ、学術的に重要な電荷分離効率という観点から、性能向上を阻害している因子を明らかにすることができた。これにより錫PVK太陽電池の高効率指針が提案できた。本研究の成果は鉛を使わない新高効率太陽電池完成のための重要な知見を与え、SDGｓ社会創生に貢献できる。
|
