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本研究は、高効率を示したヘテロ接合構造ペロブスカイト太陽電池を中心に、材料物性およびヘテロ接合に関して、種々の測定法を用いて、ペロブスカイト太陽電池を構成する要素の理解・解明を行い、デバイスの高性能化を狙う。
本年度では、下記の成果を得た。
１）スズペロブスカイトのエネルギーレベル構造とPCBMなどの一般的な電子輸送層との間のエネルギーレベルの不一致が大きいため、その界面において大きな非輻射によるデバイスの開回路電圧の低下が生じた。 開放電圧を向上させるため、ペロブスカイト層/電子輸送層の界面において、その界面からペロブスカイト内部にワイドバンドギャップを有するペロブスカイト勾配層を導入した。二次イオン質量分析法（TOF-SIMS）により、この勾配ヘテロ接合構造が確認された。 時間分解過渡蛍光分光法（TRPL）と空間電荷制限電流曲線（SCLC）の測定により、この勾配構造が、スズペロブスカイト表面の電子抽出能力を効果的に高め、ペロブスカイト膜の欠陥状態密度を効果的に低減できることが分かった。その結果、デバイスの開回路電圧が約130 mV増加した。
２）ペロブスカイト太陽電池において電子の拡散長がデバイスの変換効率に大きく影響した。 我々は、有機ハロゲン化合物をテンプレートとして使用して、FASnI3ペロブスカイトを基板に垂直な（h00）結晶面に沿って成長させた。広角X線回折分光法（GIWAXS）によって高品質、かつ滑らかな表面を有するペロブスカイト膜を得た。得られたペロブスカイト膜の電子拡散長が70nmから180nmに増加した。その結果、変換効率11.8％を得た。
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