| 研究課題/領域番号 |
19K05063
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
高羽 洋充 工学院大学, 先進工学部, 教授 (80302769)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | ハライドペロブスカイト / 太陽電池 / フッ化物系 / フッ素化合物 / 密度汎関数法 / 耐湿性 / 劣化 / 部分置換ペロブスカイト / ペロブスカイト太陽電池 / フッ素系 / バンドギャップ / 第一原理計算 / 水分子 / 耐久性 / 安定構造 / フッ素系化合物 / ペロブスカイト型太陽電池 / マテリアルスインフォマティクス / フッ化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ハロゲン化鉛系の化合物を用いたペロブスカイト太陽電池は、20％以上の高い変換効率を実現し、またシリコン系と比較して低コストであることから、実用化への関心が高まっている。しかしながら、空気中の水分により急速に劣化する問題が指摘されており、長期の水安定性を実現できる組成の探索が喫急の課題となっている。本申請では、組成を変えることで、電子物性を制御し、かつ外部存在分子との反応性も制御する、といコンセプトに基づき、太陽電池として望ましい電子物性をもち、かつ耐湿性に優れるフッ素系複合化ペロブスカイトの最適組成を理論計算で見出す。
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| 研究成果の概要 |
CF3NH3（TFA）をAサイトに導入したフッ化物ハライドペロブスカイトは安定に存在しうるが、バンドギャップは1.6 eV以上となることが明らかとなった。バンドギャップを1.4 eVの適正値に近づけるためには、AサイトイオンのCH3NH3による部分置換が有効である。また、Parallel型TFAPbI3 (001)表面へは水分子が吸着しないことがDFT計算から示唆され、期待していた表面疎水性が発現することが明らかとなった。以上より、TFAPbI3が耐湿性をもつ太陽電池材料として有望であることが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機無機ペロブスカイトは次世代の低コスト太陽電池材料として注目を集めている。しかしながら、水などによる構造劣化が実用化に向けての大きな課題となっている。本研究では、Aサイトイオンにフッ化物を導入したペロブスカイト、あるいはXサイトにフッ素イオンを導入したフッ素系ペロブスカイトの新規組成を提案し、劣化耐性が期待できることを理論計算で明らかにした。これは、有機無機ペロブスカイトの実用化に向けて大きな一歩である。
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