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電界誘起光第2次高調波発生法による錫ペロブスカイト太陽電池のキャリヤ挙動評価

研究課題

研究課題/領域番号 17J00264
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

野間 大史  東京工業大学, 工学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードペロブスカイト / 錫 / 太陽電池 / ヒステリシス / トラップ / イオン / 電荷変調分光 / 電界誘起光第2次高調波発生 / 有機カチオン
研究実績の概要

本研究は、電界誘起光第2次高調波発生(EFISHG)法により錫ペロブスカイト太陽電池の内部電界を直接測定し、キャリヤ挙動の評価を行うことを目的とした。昨年度は、錫ペロブスカイトCH3NH3SnI3 (MASnI3)やCH(NH2)2SnI3 (FASnI3)から発生するEFISHGの信号強度を調べた。本年度はEFISHG法に加えて電荷変調分光(CMS)法という光学的手法を用いて錫ペロブスカイトのキャリヤ挙動評価を行った。
まず、CMS法により、MASnI3単層サンプルに現れるヒステリシス特性の原因が、錫の欠陥で起きるトラップフィリングであることをエネルギー的に明確化することができた。本研究成果は、これまで電気測定による推察に留まってきた錫ペロブスカイトのキャリヤ挙動評価において重要であり、学術雑誌Journal of Applied Physicsで発表することができた。また、昨年度発見したFASnI3から発生するEFISHGを用いてイオンの移動度評価を行い、国際学会で発表することができた。
次に、電子輸送層のC60を挿入した錫ペロブスカイト太陽電池のキャリヤ挙動を評価した。CMS法およびEFISHG法により、太陽電池構造でも錫ペロブスカイト膜内で起きるトラップフィリングがヒステリシス特性の要因になっていることを実証することができた。本研究成果はMolecular Crystals and Liquid Crystals誌への掲載が受理となり、国際学会でも発表をすることができた。
また、カタール大学との共同研究により、EFISHG法を用いて高効率な2D/3D構造の鉛ペロブスカイト太陽電池の安定性についても評価することができ、学術雑誌で発表をすることができた。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カタール大学(カタール)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] スイス連邦工科大学ローザンヌ校(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 清華大学材料学院(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Stability in 3D and 2D/3D hybrid perovskite solar cells studied by EFISHG and IS techniques under light and heat soaking2019

    • 著者名/発表者名
      Ahmad Zubair、Noma Taishi、Paek Sanghyun、Cho Kyung Taek、Taguchi Dai、Iwamoto Mitsumasa、Manaka Takaaki、Nazeeruddin Mohammad Khaja、Touati Farid、Al-Muhtaseb Shaheen A.
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 66 ページ: 7-12

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2018.12.009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Study of I-V hysteresis of tin perovskite solar cells using capacitance-voltage measurement coupled with charge modulation spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Noma Taishi、Taguchi Dai、Manaka Takaaki、Iwamoto Mitsumasa
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of hysteresis behavior of tin perovskite solar cells using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Noma Taishi、Taguchi Dai、Manaka Takaaki、Iwamoto Mitsumasa
    • 雑誌名

      2019 IEEE 3rd Electron Devices Technology and Manufacturing Conference (EDTM)

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Modeling and analysis of I-V hysteresis behaviors caused by defects in tin perovskite thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Noma Taishi、Taguchi Dai、Manaka Takaaki、Iwamoto Mitsumasa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 17 ページ: 175501-175501

    • DOI

      10.1063/1.5050557

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of Carrier Dynamics in Templated Perovskite Films with Different Densities of Nanopores2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Ye Zhang, Zhibo Yao, Mitsumasa Iwamoto, Hong Lin
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 号: 8 ページ: 1105-1108

    • DOI

      10.1246/cl.170329

    • NAID

      130005907010

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Analysis of hysteresis behavior of tin perovskite solar cells using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      3rd Electron Devices Technology and Manufacturing (EDTM) Conference 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discussion on impact of internal electric field in Sn perovskite solar cells using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      2019 Tokyo Tech - Tsinghua Univ. Joint Symposium on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of hysteresis behaviors caused by ionic motion in tin perovskite thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      10th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of I-V hysteresis of tin perovskite thin films using capacitance-voltage measurement coupled with charge modulation spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of Ion Migration in CH(NH2)2SnI3 Thin Films Using Electric-Field-Induced Optical Second-Harmonic Generation Measurement2018

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電荷変調分光法による錫ペロブスカイト薄膜のトラップ準位の評価2018

    • 著者名/発表者名
      野間大史, 田口大, 間中孝彰, 岩本光正
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電界誘起光第2次高調波発生法による錫ペロブスカイト太陽電池の内部電界評価2018

    • 著者名/発表者名
      野間大史, 田口大, 間中孝彰, 岩本光正
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Probing electric-field-induced optical second-harmonic generation from tin perovskite CH3NH3SnI3 films2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct probing of the electric field in tin perovskite layer using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      9th Multidisciplinary International Student Workshop (MISW 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing internal electric field in tin perovskite films by electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics (KJF-ICOMEP 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉛ペロブスカイト層から発生するEFISHG信号の外部電圧依存性2017

    • 著者名/発表者名
      廣谷瞭, 野間大史, 田口大, 間中孝彰, 岩本光正
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 錫ペロブスカイトから発生する電界誘起光第2次高調波の電界依存性の検討2017

    • 著者名/発表者名
      野間大史, 田口大, 間中孝彰, 岩本光正
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Probing internal electric field in tin perovskite films by using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      17th international Discussion & Conference on Nano Interface Controlled Electronic Devices (IDC-NICE 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing internal electric field in CH3NH3SnI3/PMMA diodes by using electric-field-induced optical second-harmonic generation measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      The 11th Tsinghua Univ.-Tokyo Tech Joint Workshop on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of carrier motion in tin perovskite CH3NH3SnI3 films by EFISHG measurement2017

    • 著者名/発表者名
      Taishi Noma, Dai Taguchi, Takaaki Manaka, Mitsumasa Iwamoto
    • 学会等名
      12th Asia-Oceania Top University League on Engineering (AOTULE conference 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] T2R2 Tokyo Tech Research Repository

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherpublicationlist.cgi?q_researcher_content_number=953dc171015ef2516274129c0c8c216e&q_year_from=2018&q_year_to=2018&tab_yf=2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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