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2018 年度 実績報告書

有機-無機ハイブリッドタンデム太陽電池のためのグラフェン電極の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18356
研究機関新潟大学

研究代表者

石川 亮佑  新潟大学, 自然科学系, 助教 (50637064)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードグラフェン / ペロブスカイト太陽電池 / 安定性
研究実績の概要

本研究の目的は「有機-無機ハイブリッドタンデム太陽電池のためのグラフェン電極の開発」である。ペロブスカイト材料をトップセルとしたタンデム太陽電池は低コストかつ高効率な次世代太陽電池として非常に着目されている。そこで本研究では、広い波長範囲で高い光透過率を有し、良好な電気的接合が期待できるグラフェン電極を有機-無機ハイブリッドタンデム太陽電池の接合層として適用することを提案し、低コスト・高効率・長期安定な太陽電池のための基盤技術を確立することを目指した。
まずはペロブスカイト膜を再現性良く作製するために、貧溶媒含浸法を開発した。この製膜法により再現性・膜質の向上と共に低温での製膜が可能になった。次にグラフェン層を挿入したペロブスカイト太陽電池の開発に取り組んだ。有機・無機ハイブリッドペロブスカイト材料は水に対する耐性が極端に低いため、従来のウェットなグラフェン転写法ではペロブスカイト層上にグラフェンを積層化することが困難であった。そこで本研究では、シリコン基板の接着などに使用する真空張り合わせ装置を用いて、新しいドライなグラフェン転写法を確立した。グラフェンを用いた正孔輸送層フリーペロブスカイト太陽電池は典型的なspiro-OMeTADを用いた太陽電池より短絡電流は高いが、開放電圧と曲線因子がやや低くなった。今後グラフェンの品質や転写条件のさらなる最適化により太陽電池特性の向上が見込めるものと考えている。最後にグラフェンを有する太陽電池の安定性について評価した。安定性の評価としては初期的な試験結果ではあるが,spiro-OMeTAD と比較してグ
ラフェンを有する太陽電池が安定性に優れていることが示された。グラフェンが大気中の水や酸素の浸入を防ぎ,ペロブスカイト結晶が分解され太陽電池特性が劣化するのを抑制したために安定性が向上したと考えられる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Perovskite/Graphene Solar Cells without a Hole-Transport Layer2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryousuke、Watanabe Sho、Yamazaki Sohei、Oya Tomoya、Tsuboi Nozomu
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 2 ページ: 171~175

    • DOI

      10.1021/acsaem.8b01606

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphene Micromesh For Transparent Conductive Films Application2019

    • 著者名/発表者名
      Ryousuke Ishikawa, Hiroki Nishida, Hiro Fukushima, Sho Watanabe, Sohei Yamazaki, Gilgu Oh, Nozomu Tsuboi
    • 雑誌名

      Adv. Mater. Lett.

      巻: 10 ページ: 417~420

    • DOI

      10.5185/amlett.2019.2238

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of annealing on doping of graphene with molybdenum oxide2018

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryousuke、Watanabe Sho、Nishida Hiroki、Aoyama Yuki、Oya Tomoya、Nomoto Takahiro、Tsuboi Nozomu
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 ページ: 045101~045101

    • DOI

      10.7567/APEX.11.045101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of patterned graphene transparent conductive film for solar cells application2018

    • 著者名/発表者名
      Nishida Hiroki、Ishikawa Ryousuke、Watanabe Sho、Nomoto Takahiro、Tsuboi Nozomu
    • 雑誌名

      2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion

      巻: 2018 ページ: 1834-1836

    • DOI

      10.1109/PVSC.2018.8547819

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of perovskite solar cell using graphene as a hole transport layer and a blocking layer2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Sho、Ishikawa Ryousuke、Nishida Hiroki、Nomoto Takahiro、Tsuboi Nozomu
    • 雑誌名

      2018 IEEE 7th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion

      巻: 2018 ページ: 0529-0531

    • DOI

      10.1109/PVSC.2018.8548290

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modified solvent bathing method for forming high quality perovskite films2018

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryousuke、Watanabe Sho、Konno Ryo、Nomoto Takahiro、Tsuboi Nozomu
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 661 ページ: 60~64

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2018.07.014

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on improvement of stabilization of perovskite solar cell by inserting graphene layer2018

    • 著者名/発表者名
      Ryousuke Ishikawa, Sho Watanabe, Hiroki Nishida, Takahiro Nomoto, Nozomu Tsuboi
    • 学会等名
      GPVC2018
  • [学会発表] Development of perovskite solar cell using graphene as a hole transport layer and a blocking layer2018

    • 著者名/発表者名
      Sho Watanabe, Ryousuke Ishikawa, Hiroki Nishida, Takahiro Nomoto, Nozomu Tsuboi
    • 学会等名
      WCPEC-7
  • [学会発表] Solar Cell Applications of Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Ryousuke Ishikawa, Sho Watanabe, Hiroki Nishida, Sohei Yamazaki, Gilgu Oh, Nozomu Tsuboi
    • 学会等名
      European Advanced Materials Congress
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェン/ペロブスカイト太陽電池におけるグラフェン層数依存性2018

    • 著者名/発表者名
      渡部翔,山崎荘平,石川亮佑,坪井望
    • 学会等名
      電気学会2018
  • [図書] ファインケミカル2018

    • 著者名/発表者名
      石川亮佑
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      0913-6150

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公開日: 2019-12-27  

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