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放射線検出を目的とするハロゲン化鉛系ペロブスカイト厚膜作製と物性評価

研究課題

研究課題/領域番号 19K05680
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関桐蔭横浜大学

研究代表者

池上 和志  桐蔭横浜大学, 医用工学部, 教授 (30375414)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードペロブスカイト / 放射線 / X線 / X線 / 放射線検出 / 光電変換 / 環境放射線 / 太陽電池
研究開始時の研究の概要

可視光から X 線・γ線領域までの広範囲の放射線を、シンチレータなどを通すことなく、直接量子変換して増幅電気信号として出力することが可能な新しいタイプの放射線検出素子を、有機無機ハイブリッドペロブスカイト材料を吸収層に用いて開発する。また、その素子が、外部電源の消費電力を下げても環境放射線を高感度に検出できる放射線モニタとして動作する性能を実証する。さらにこの素子を医療診断の分野に応用し、汎用の X 線診断イメージプレートを置き換える高感度 X 線検出ダイオードアレイの開発を目指す。

研究成果の概要

本研究課題は、ハロゲン化鉛系ペロブスカイトの放射線に対する高い耐久性に着目し、低コスト高感度X線素子の開発を目指したものである。
ハロゲン化鉛系ペロブスカイトの単結晶は、高感度に放射線検出ができる。本研究では、再結晶法による単結晶作製に代わり、製造効率の向上を目指して、粉末からの熱プレス法に着目した。本研究期間中には、目的の特性を得ることができなかったが、当該材料の電子線等の照射に対する高い耐久性を実験的に調査する基盤を構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

放射線診断機器の小型軽量化は、骨折、じん肺、尿路結石、心臓血管系疾患の早期診断と発見にも大きく貢献する。また、材料の欠陥診断やセキュリティ装置などの応用範囲も広い。その普及には、安価で製造可能であり、高分解能、高耐久性の放射線検出材料が必要となる。X線を検出に必要なハロゲン化鉛系ペロブスカイト厚さは数mmである。本研究では、このような素子の作製条件に関するデータを蓄積した。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Dopant‐Free Polymer HTM‐Based CsPbI2Br Solar Cells with Efficiency Over 17% in Sunlight and 34% in Indoor Light2021

    • 著者名/発表者名
      Guo Zhanglin、Jena Ajay Kumar、Takei Izuru、Ikegami Masashi、Ishii Ayumi、Numata Youhei、Shibayama Naoyuki、Miyasaka Tsutomu
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 31 号: 42 ページ: 2103614-2103614

    • DOI

      10.1002/adfm.202103614

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Damage Coefficient for Minority-Carrier Diffusion Length of Triple-Cation Perovskite Solar Cells under 1 MeV Electron Irradiation for Space Applications2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa Yu、Kim Gyu Min、Ishii Ayumi、Ikegami Masashi、Miyasaka Tsutomu、Suzuki Yudai、Yamamoto Tomoyuki、Ohshima Takeshi、Kanaya Shusaku、Toyota Hiroyuki、Hirose Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 125 号: 24 ページ: 13131-13137

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c01590

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] スピンコータを用いたフィルム型ペロブスカイト太陽電池の効率的作製法の研究2020

    • 著者名/発表者名
      成田 航、池上和志
    • 雑誌名

      桐蔭論叢

      巻: 43 ページ: 75-81

    • NAID

      120006941344

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 電池の最新動向 太陽電池の最新動向2020

    • 著者名/発表者名
      池上和志
    • 雑誌名

      成形加工 (プラスチック成形加工学会誌)

      巻: 32 ページ: 202-205

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Low-temperature synthesized Nb-doped TiO2 electron transport layer enabling high-efficiency perovskite solar cells by band alignment tuning2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Sanehira, N. Shibayama, Y. Numata, M. Ikegami, and T. Miyasaka
    • 雑誌名

      Mater. Interfaces

      巻: 12 号: 13 ページ: 15175-15182

    • DOI

      10.1021/acsami.9b23485

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Proton irradiation tolerance of high-efficiency perovskite absorbers for space applications2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kanaya, G. M. Kim, M. Ikegami, T. Miyasaka, K. Suzuki, Y. Miyazawa, H. Toyota, K. Osonoe, T. Yamamoto and K. Hirose
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. Lett.

      巻: 10 号: 22 ページ: 6990-6995

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b02665

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tetrahydrofuran as an oxygen donor additive to enhance stability and reproducibility of perovskite solar cells fabricated in high relative humidity (50%) atmosphere2019

    • 著者名/発表者名
      B. Chaudhary, A. Kulkarni, A. K. Jena, M. Ikegami, and T. Miyasaka
    • 雑誌名

      Energy Technology

      巻: 8 号: 3 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1002/ente.201900990

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Performance enhancement of AgBi2I7 solar cells by modulating a solvent-mediated adduct and tuning remnant BiI3 in one-step crystallization2019

    • 著者名/発表者名
      Ashish Kulkarni, Ajay Jena, Masashi Ikegami, Tsutomu Miyasaka
    • 雑誌名

      Chemical Communication

      巻: 55 号: 28 ページ: 4031-4034

    • DOI

      10.1039/c9cc00733d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 半自動滴下装置を用いたペロブスカイト結晶層の貧溶媒法による成膜検討2021

    • 著者名/発表者名
      齋藤直, 柴山直之, 池上和志, 宮坂力
    • 学会等名
      日本太陽エネルギー学会講演論文集
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池の宇宙応用に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      宮澤 優、池上 和志、宮坂 力、金谷 周朔、豊田 裕之、廣瀬和之
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] BALLOON FLIGHT DEMONSTRATION OF PEROVSKITE SOLAR CELL TOWARD APPLICATIONS TO INFLATABLE STRUCTURES2020

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Fuke, Shuusaku Kanaya, Yu Miyazawa, Hiroyuki Toyota, Kazuyuki Hirose, and Masashi Ikegami
    • 学会等名
      PVSEC-30&GPVC 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 音響エネルギー式インクジェット法による有機無機ペロブスカイト結晶層の成膜2019

    • 著者名/発表者名
      塚本 絢穂、石河 睦生、遠藤 聡人、安井 伸太郎、池上 和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池の電子輸送層に向けたスズ酸塩薄膜の合成2019

    • 著者名/発表者名
      實平 義隆、沼田 陽平、池上 和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ハロゲン化鉛ペロブスカイト層のスピンコート成膜における アンチソルベント法の自動化の検討2019

    • 著者名/発表者名
      成田 航、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 低温製膜ペロブスカイト太陽電池の変換効率に及ぼす微粒子酸化チタンナノ粒子層の焼成温度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      阿部剛志、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] MAPbI3ペロブスカイトペレットを用いた光導電素子の電流電圧特性の温度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木遼河、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射熱を用いたハロゲン化鉛ペロブスカイト層のアニーリングと固定治具の素材および焼成条件の検討2019

    • 著者名/発表者名
      大曽根真輝、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱プレス法によるハロゲン化鉛ペロブスカイトペレットの作製と光検出素子応用へ向けた電極基板の表面処理の検討2019

    • 著者名/発表者名
      八巻千晶、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] フィルム型ペロブスカイト太陽電池の熱プレスによる電極作製法2019

    • 著者名/発表者名
      白石円香、池上和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 水蒸気流通下での熱処理によるMgドープ酸化スズ電子輸送層の合成2019

    • 著者名/発表者名
      實平 義隆、沼田 陽平、池上 和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スピンコート法による順構造フィルム型ペロブスカイト太陽電池モジュールの作製に向けた基板表面処理法の改善2019

    • 著者名/発表者名
      成田 航、池上 和志、宮坂 力
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 桐蔭横浜大学宮坂研究室

    • URL

      http://www.cc.toin.ac.jp/sc/miyasaka/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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