| 研究課題/領域番号 |
20K05318
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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29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
白井 肇 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (30206271)
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| 研究分担者 |
花尻 達郎 東洋大学, 理工学部, 教授 (30266994)
石川 良 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (90708778)
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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 |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | ペロブスカイト薄膜 / 結晶Si系太陽電池 / 中間電極 / 半透明太陽電池 / 正孔輸送層 / SnO2電子輸送層 / ミストCVD / シリコン太陽電池 / ペロブスカイト太陽電池 / タンデム構造素子 / 開放電圧 / 金属酸化膜 / ３接合素子 / MoO3/IZO積層構造 / 多接合太陽電池 / 結晶Si / ペロブスカイト / モノリシック多接合素子 / 表面処理 / 3接合素子 / モノリシック接合 / ペロブスカイト薄膜太陽電池 / モノリシック型多接合太陽電池 / ミスト成膜法 / ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
先行研究で開発した結晶Si/PEDOT:PSSヘテロ接合太陽電池を下部素子、FAPbIxBr3-xペロブスカイト薄膜太陽電池を上部素子としたタンデム素子構造を発展させて、3接合素子の作製プロセスを確立する。具体的には、1）ミスト成膜法によりFAPbIxBr3-x系太陽電池においてI/Br組成比xによるバンドギャップ制御、2）異なるバンドギャップに対する太陽電池の作製と評価、3）ペロブスカイト薄膜のタンデム構造素子の高効率化を検討しつつ、4）結晶Si/PEDOT:PSS下部素子上に3）のペロブスカイト系タンデム構造素子を接合することで、3接合素子の設計により開放電圧2.5～3Ｖを目標とする。
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| 研究成果の概要 |
MoO3/Au/IZO構造を利用してPSC系2接合およびN-Si/PSC/PSC 3接合素子作製を試みた。開放電圧VocはSi/PSC2接合素子で１.7Ｖまで増大したがJscは<20 mA/cm2に低減し、効率は3-4％であった。更にSi/PEDOT:PSS/FA0.9Cs0.1PbI3 2接合素子上にMoO3/IZOを中間電極および窓材として半透明FA0.9Cs0.1PbI1-zBrz素子を試作した。その結果効率: 3-4 % (Jsc：5 mA/cm2, Voc: 1.7 V、FF: 0.4)を得た。MoO3/IZO積層構造が2、3接合素子の中間電極・上部素子の窓材として適用可能である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在ペロブスカイト系薄膜太陽電池は塗布プロセスで高効率が実現されていることから異なるバンドギャップを有する太陽電池の他接合化による高電圧、高効率化が精力的に研究されている。その際中間電極および上部半透明素子の窓層に有望な部材探索およびプロセス技術の開発が必須となる。既存のスピンコート法に対して溶液原料からの気相成長法を利用してMoO3/IZOなどの透明電極および窓層の成膜技術は下地膜への損傷フリーな成膜技術として期待される。またMoO3/IZO積層構造は各種多接合素子の中間電極・窓層としての応用が期待される。
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