| 研究課題/領域番号 |
21H04699
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
若宮 淳志 京都大学, 化学研究所, 教授 (60362224)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 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 |
42,510千円 (直接経費: 32,700千円、間接経費: 9,810千円)
2023年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2022年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2021年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
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| キーワード | Snペロブスカイト / 太陽電池 / 双極子 / 界面修飾 / 有機半導体 / Sn系ペロブスカイト / 電子回収層材料 / 電子準位 / パッシベーション / 開放電圧 / ペロブスカイト半導体 / ペロブスカイト太陽電池 / 鉛フリー / 電荷輸送生材料 / Sn系ペロブスカイト半導体 / 界面パッシベーション / スズペロブスカイト / 鉛フリー化 / 界面 / 結晶成長制御 / 薄膜 / 電荷回収層材料 / Sn / 有機π電子系材料 / 界面化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、これまでに開発してきた Sn ペロブスカイト半導体材料の高純度化技術をもとに、材料化学、界面化学の観点から、１）薄膜の結晶成長速度制御による欠陥構造の抑制技術、２）ペロブスカイト層の表面パッシベーション技術、３）電荷回収層との界面での電子・構造制御技術の開発に取り組み、Snペロブスカイト太陽電池の飛躍的高性能化を実現するために必要な基礎化学研究を追求する。
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| 研究成果の概要 |
材料化学、界面化学の観点から、太陽電池の高性能化に取り組んだ。材料の高純度化技術とペロブスカイト表面構造修飾により、Snを含むペロブスカイト半導体でも7μsを超える蛍光寿命を示すことを見出した。また、電荷の取り出しに有利な双極子を発現するように、ペロブスカイト層の上下界面を構造修飾する手法を開発した。これにより、SQ理論限界に迫る高い開放電圧を実現するとともに、Snを含む太陽電池として世界最高値である23.6%の光電変換効率を得ることができた。また、独自の正孔回収単分子膜材料として基板上での分子の配向を制御したPATATを開発し、太陽電池の光電変換効率と耐久性が向上できることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ペロブスカイト太陽電池はフレキシブル・軽量で発電効率が高い次世代太陽電池として注目を集めているが、その実用化に向けて、材料に用いるPbの代替技術開発が強く求められている。本研究では、Snを含むペロブスカイト半導体の高性能化に向けて、材料化学の観点から取り組んだ。本研究で得られた成果は、Snを用いたペロブスカイト太陽電池の高性能化に道を拓くものであり、本太陽電池の広範な用途での実用化に向けても、大きなインパクトを与えるものである。
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