| 研究課題/領域番号 |
15K21224
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
尾込 裕平 九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 助教 (10718703)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ペロブスカイト太陽電池 / 熱刺激電流測定 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、近年、新たな次世代太陽電池の有力候補として注目を集めているハロゲン化金属を用いるペロブスカイト薄膜の結晶成長制御を行い、光励起方式の熱刺激電流測定法(TSC)でキャリアトラップ分布解析を行う。比較的高効率であるが毒性の強い鉛の代替として有力な材料である、ハロゲン化スズを利用したペロブスカイト太陽電池は、光電変換効率が低い問題があるため
スズ系ペロブスカイト結晶の粒界、欠陥などとトラップ分布が太陽電池の光電変換特性に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。
本年度は、スズと鉛の混合比1:1にしたスズ・鉛複合ペロブスカイト太陽電池の結晶成長制御を行った、当初の計画ではペロブスカイトの原料を逐次に成膜する２ステッププロセスで行う予定であったが、結晶サイズを大きくすると、空孔が多く凹凸の激しい膜になるため短絡して発電しなくなる問題が発生した、太陽電池のような平坦均一膜が良いとされるデバイスには適していない成膜方法であった為、材料を全て混合し成膜する１ステッププロセスで、結晶成長制御を行った。従来のヨウ化スズ、ヨウ化鉛を混合する１ステッププロセスでは、結晶成長制御が困難で、結晶サイズが不均一な凹凸の激しい膜しか作製できなかったため、新たにペロブスカイトの材料を変更し検討を行った。従来のヨウ化スズに有機物を付加した、有機スズ錯体を使用し成膜中に化学反応を起こす有機溶剤を添加することで、結晶サイズが大きく平坦均一膜を作製することが可能となった。新しい原料とプロセスで作製したスズ系ペロブスカイト薄膜は、光音響分光測定の結果から、鉛100%のペロブスカイトと同程度でトラップが少なく、太陽電池として非常に高い起電流を発生すことが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
薄膜作製プロセスを計画時と変更したため、研究目的であるトラップ解析のデータ収集が遅れている。
計画段階での薄膜作製プロセスは当初、鉛100％のペロブスカイトで太陽電池特性が高く世界的にメジャーな薄膜作製方法であったが、初夏頃に発表された新しいプロセスはそれまでを凌駕する太陽電池特性で、現段階では以前の方法に置き換わって主流となっている。その、薄膜作製プロセスをスズを使用したペロブスカイト薄膜作製に適用する為、時間を有している。しかし、最も困難な課題である、結晶成長制御が可能となったため遅れているトラップ解析を加速することができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の方策に関して、遅れているトラップ解析を加速する。最も困難な課題である、結晶成長制御が可能となった為、十分に解析検討できる。
研究計画では、スズと鉛の混合比1:1のみの検討を行う予定であったが、スズ混合比の影響や非鉛の場合で、検討を行う予定である。一方で当初予定していたセシウムカチオンでは、薄膜作製が困難であるため、別の候補材料等に変更する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究が開始される前年度に、当初予定していた設備を他の助成金で前倒しで導入した。また、研究に必要な物品に関しても同様に前年度に導入している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
サンプル作製、評価用の物品費に使用する。
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