| 研究課題/領域番号 |
19H05636
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
大区分E
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| 研究機関 | 桐蔭横浜大学 |
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研究代表者 |
宮坂 力 桐蔭横浜大学, 医用工学部, 特任教授 【東京大学先端科学技術研究センター・フェロー】 (00350687)
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| 研究分担者 |
近藤 高志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (60205557)
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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| 研究期間 (年度) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
197,470千円 (直接経費: 151,900千円、間接経費: 45,570千円)
2023年度: 32,630千円 (直接経費: 25,100千円、間接経費: 7,530千円)
2022年度: 34,320千円 (直接経費: 26,400千円、間接経費: 7,920千円)
2021年度: 34,060千円 (直接経費: 26,200千円、間接経費: 7,860千円)
2020年度: 36,790千円 (直接経費: 28,300千円、間接経費: 8,490千円)
2019年度: 59,670千円 (直接経費: 45,900千円、間接経費: 13,770千円)
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| キーワード | ペロブスカイト太陽電池 / 光電変換 / 晶析 / 真空蒸着 / 鉛フリー / スズ / ビスマス / ダブルペロブスカイト / ペロブスカイト / 無鉛 / 銀 / 光物性 / 無鉛組成 / 太陽電池 / 変換効率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉛を含有しない安価で耐久性に優れる環境適応型のハロゲン化ペロブスカイト材料を創製し、これを用いる光電変換素子のエネルギー変換効率を鉛型のレベルまで高めるための材料組成と製膜技術を構築し、無鉛型ペロブスカイトを用いる光電変換素子を高性能化して実用化を促すことを目的とする。ビスマス、スズ、チタン、銀などの金属カチオンで構成されるペロブスカイト結晶の薄膜を高品質で製膜する方法を溶液法と真空蒸着法の両面から検討し、光物性の計測等をもとに光発電における電荷再結合損失を抑制する組成改良と製膜方法の技術基盤を構築し、光電変換素子の高効率化につなげる。
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| 研究成果の概要 |
鉛をAg、Bi、Sn、Ti等の無害な金属カチオンに置き換えた三次元結晶構造を持つハロゲン化ペロブスカイトの薄膜を溶液法ならびに気相(真空蒸着)法によって成膜し、その光物性を評価し、電荷輸送材料との接合による光電変換素子を作製して特性評価を行った。Ag-Bi系材料ではAg2BiI5の薄膜で光電変換効率2.7%が得られ、ダブルペロブスカイトCs2AgBiBr6では4%を超える効率が得られた。また新たな展開としてハロゲンをイオウに置き換えたAgBiS2では5%以上の効率が得られた。Snペロブスカイトでは2価のSnの酸化抑制のパッシベーションを施す方法で作製した素子が11.4％の高い効率を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究成果をもとに、鉛を用いない組成によって環境に無害であり、かつ溶液塗布法を用いて成膜する安価なペロブスカイト光電変換素子が11%以上の高いエネルギー変換効率の性能をもって得られる。これによってペロブスカイト光電変換素子を屋外の太陽光発電に用いる応用から屋内のIoT電源として使う応用まで、社会実装における用途範囲が拡大し、環境上安全で安価な太陽電池が普及することで脱炭素社会への構築に貢献する。
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| 評価記号 |
事後評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの成果があった
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評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A-: 研究領域の設定目的に照らして、概ね期待どおりの進展が認められるが、一部に遅れが認められる
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