| 研究課題/領域番号 |
15K05596
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中崎 城太郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (10444100)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| キーワード | 太陽電池 / ペロブスカイト / ポルフィリン |
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| 研究実績の概要 |
従来の作製法で得られる有機鉛ハライドペロブスカイトは、600～800nm付近の吸収が相対的に弱く、この領域の吸収を増強することが不可欠であると考えていたが、原料組成と作製手順の改良により、十分な吸収を示すペロブスカイトを製膜できるようになった。従来はヨウ化鉛を製膜し、これにアンモニウム塩を作用させてペロブスカイトに変換していたが、最近の文献では、最初から原料を混合しておき、スピンコートの途中で急速に結晶化させる方法が主流となっており、ペロブスカイト部分の作製は、これに倣って行うこととした。その結果、ペロブスカイトの吸収が十分強くなり、色素による吸収増強を調べることが難しいレベルとなった。一方、太陽電池としての性能をみた場合、ペロブスカイト層が酸化物半導体層に直接接触しているよりも、半導体表面がフラーレン系の有機分子で修飾されているほうが高い効率が得られることも分かった。このような表面修飾分子としてどのようなものがよいかということは手探りの段階だが、π電子系を有する有機化合物が良好な傾向にあり、その一つとして、今後ポルフィリンを活用することを検討したい。詳しく調査した文献情報について整理して総説として発表した。ペロブスカイト太陽電池は進化が著しく、情報整理が十分でないため、間違った考え方が拡散されている部分もあるが、情報を整理していくと、化合物半導体系の太陽電池と類似する部分も見えてきた。こうして提供した情報は、他のペロブスカイト太陽電池研究者にとって有用なものとなると期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
これまでに、器具、材料、試料作製環境などを揃え、具体的にペロブスカイト太陽電池を作製できるようになった。従来主流であった二段階法でのペロブスカイト製膜を検討していたが、再現性良く太陽電池として働くものを得ることが難しかった。条件を揃え、見た目も同じようにできたものでも、性能評価してみるとばらつきがあり、色素を適用したことの効果よりもばらつきの影響が大きくなることが予想される状況であった。このことから、一段階法による再現性がよいと言われるペロブスカイト作製方法を早期に確立するようにしたい。一方、再現性良く作製できるとされる方法で得られた試料は、吸収が強すぎ、検討事項の再考が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
酸化チタンなどのｎ型半導体を下地とした順構造、および酸化ニッケルなどのｐ型半導体を下地とした逆構造の両者で、下地酸化物半導体表面をポルフィリン修飾した効果について調べる。太陽電池性能の観点では、こちらの検討の方がむしろ本命と言える。一方、逆構造ペロブスカイト太陽電池で、ペロブスカイト層をあえて薄めに製膜し、光吸収が十分でない状況を作った上で、背後にポルフィリンを含む電子輸送層を置いた場合の効果についても調べ、鉛使用量の低減や、着色による意匠性向上につなげることができるかどうか検討する。準備しているポルフィリン誘導体は、酸化物半導体表面に吸着するためのカルボン酸などの部位を有しており、主に前者の検討に投入する。後者の検討では、ＰＣＢＭなどの電子輸送材料にポルフィリンを混ぜ込む形になるので、吸着基を持たないものを活用する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
初年度の平成２７年度は年度途中で追加採択され、申請時に比べると非常に期間が短かったため、期間内に申請時の計画事項全てを実施することができなかった。２８年度に実施内容を増やし、大部分は期間内に収めることができたものの、まだ残ってしまった実験がある。
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| 次年度使用額の使用計画 |
現時点での未使用分は、２９年度当初の実験での消耗品費として使用する予定である。
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