| 研究課題/領域番号 |
20H02838
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
當摩 哲也 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20415699)
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| 研究分担者 |
SHAHIDUZZAMAN MD 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 助教 (00822222)
宮寺 哲彦 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30443039)
大平 圭介 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (40396510)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | ペロブスカイト太陽電池 / 長寿命 / 大気駆動 / Cat-CVD / a-Si / 耐久性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
太陽電池のさらなる世界的普及を考えると、高性能化と低コスト化に並び重要なのは長寿命化である。本研究では、エネルギー変換効率２０％以上を発現するペロブスカイト太陽電池において、大気下での長寿命化技術の構築に取り組む。本研究では、①長寿命ペロブスカイト材料の探索とその劣化メカニズムの解明、②ペロブスカイト層にダメージを与えないCat-CVDによるドープしたSi層のETLとHTL層の開発を推進する。さらに、①と②を組み合わせた③劣化因子をすべて排除した極長寿命ペロブスカイト太陽電池の実現（Si太陽電池同等レベル目標）を本研究で達成する。
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| 研究実績の概要 |
ペロブスカイト太陽電池は25%を超える高い光電変換効率(PCE)と作製コストの低さにより次世代の太陽電池として期待されているが、耐久性が低いことが課題である。大きな原因は有機層のピンホールから侵入した水や酸素によってペロブスカイト結晶が分解することである。この問題を解決するには有機材料を大気安定性の高い無機材料に代替しピンホールのない膜にする必要がある。そこで本研究ではプラズマを発生させず製膜時の損傷が少ない触媒化学気相堆積法(以下Cat-CVD)を用いたa-Siの製膜を検討している。
本年度は，MAPbI3上にa-Siを製膜することができるか確かめるためにMAPbI3上にp-a-Siを製膜した。SEM観察により、MAPbI3上にa-Siの製膜が可能であることがわかった。しかし、それぞれの界面に注目すると、MAPbI3/p-a-SiにおいてMAPbI3の表面が削られていることを確認した。a-Si製膜時に発生する水素ラジカルによる損傷だと考えられる。水素ラジカルからMAPbI3を保護するために無機材料であるCsIを上に蒸着した膜を保護膜として用いる方法を検討した。MAPbI3膜においてH2やB2H6で処理したときにPbI2のピークが現れたことから特にp-a-Siの製膜はMAPbI3の分解が大きく難しいことがわかった。一方でCsIで保護した膜では処理後に新たなピークが見られなかったことから、水素ラジカルによる分解が抑えられたことがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は，MAPbI3上にa-Siを製膜することができるか確かめるためにMAPbI3上にp-a-Siを製膜した。SEM観察により、MAPbI3上にa-Siの製膜が可能であることがわかった。さらに，CsIインターカレーションによるペロブスカイト膜の高温耐久性化や，i-Siの導入などをおこなった。これらの成果をもとに，有機系HTL，ETLを使わずCat-CVDで製膜したa-Si系のHTL,ETLの導入の可能性が示唆されており，当初の課題を克服しつつある段階といえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究計画を示す。1. Cat-CVDで製膜したa-SiHTL,ETLの導入，2. その製膜による損傷の評価と対策，3. PSC太陽電池の耐久性向上の同定，を行う予定である
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