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2023 年度 実績報告書

2次元拡張π電子系の開発によるスズ系ペロブスカイト太陽電池の高性能化

研究課題

研究課題/領域番号 21K14694
研究機関京都大学

研究代表者

中村 智也  京都大学, 化学研究所, 助教 (90850371)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードペロブスカイト / 太陽電池 / 電子輸送材料 / フラーレン
研究実績の概要

ペロブスカイト太陽電池は、塗布で作製可能な次世代太陽電池として注目を集めている。特に、ASnX3型(A = CH3NH3+ (MA+), (NH2)2CH+ (FA+), Cs+, etc.; X = I-, Br-, Cl-)のスズハライドペロブスカイト半導体を光吸収層に用いた太陽電池は、環境負荷の少ない塗布型太陽電池として期待されている。最近、本太陽電池の電子輸送材料として、C60よりLUMO準位の浅いインデンC60二付加体(ICBA)を用いることで開放電圧(VOC)を向上できることが報告された。本研究では、ピロリジン環をC60に一つあるいは二つ付加したMono-PCおよびBis-PCを合成し、Snペロブスカイト太陽電池の電子輸送材料としての評価を行った。
SnペロブスカイトPEA0.15FA0.85SnI3(PEA: phenylethylammonium)を光吸収層として用いた太陽電池を作製した。二付加体Bis-PCを用いた場合の開放電圧(VOC)は0.72 V、光電変換効率(PCE)は8.8%となり、一付加体Mono-PC(VOC = 0.54 V, PCE = 6.6%)の場合よりも高い特性が得られることがわかった。さらに、ペロブスカイトの組成として、AサイトにMAを少量加えたPEA0.15(FA0.87MA0.13)0.85SnI3を用いることで、最高で12.3%の光電変換効率(VOC = 0.86 V)と、不活性雰囲気下で1,000時間以上保管しても初期性能を維持する高い安定性が得られた。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (39件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Materials chemistry for metal halide perovskite photovoltaics2024

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomoya、Kondo Yoshio、Ohashi Noboru、Sakamoto Chihiro、Hasegawa Akio、Hu Shuaifeng、Truong Minh Anh、Murdey Richard、Kanemitsu Yoshihiko、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 97 ページ: uoad025

    • DOI

      10.1093/bulcsj/uoad025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An open-cage bis[60]fulleroid as an electron transport material for tin halide perovskite solar cells2024

    • 著者名/発表者名
      Liu Wentao、Huang Guanglin、Chen Chien-Yu、Tan Tiancheng、Fuyuki Harata、Hu Shuaifeng、Nakamura Tomoya、Truong Minh Anh、Murdey Richard、Hashikawa Yoshifumi、Murata Yasujiro、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 60 ページ: 2172~2175

    • DOI

      10.1039/d3cc05843c

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dihydropyrazine-reductant effects on band bending at PEDOT:PSS/perovskite interfaces in tin halide perovskite solar cells2024

    • 著者名/発表者名
      Motohashi Mayu、Yamaguchi Seira、Kimata Haru、Asai Haruka、Xue Dong、Ozaki Masashi、Nakamura Tomoya、Wakamiya Atsushi、Marumoto Kazuhiro
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 124 ページ: 123906

    • DOI

      10.1063/5.0190400

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bilayer Indium Tin Oxide Electrodes for Deformation‐Free Ultrathin Flexible Perovskite Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Noboru、Kaneko Ryuji、Sakai Chikako、Wasai Yoko、Higuchi Seiji、Yazawa Kenji、Tahara Hirokazu、Handa Taketo、Nakamura Tomoya、Murdey Richard、Kanemitsu Yoshihiko、Wakamiya Atsushi
    • 雑誌名

      Solar RRL

      巻: 7 ページ: 2300221

    • DOI

      10.1002/solr.202300221

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solid‐state Chromism of Zwitterionic Triarylmethylium Salts2023

    • 著者名/発表者名
      Iwai Kento、Mizuhata Yoshiyuki、Nakamura Tomoya、Goto Masato、Wakamiya Atsushi、Shimakawa Yuichi、Tokitoh Norihiro
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 26 ページ: e202300337

    • DOI

      10.1002/ejic.202300337

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intense absorption of azulene realized by molecular orbital inversion2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Takahiro、Hamano Tomohiro、Inoue Masahiro、Nakamura Tomoya、Wakamiya Atsushi、Mazaki Yasuhiro
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 59 ページ: 10604~10607

    • DOI

      10.1039/D3CC02311G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spontaneous Polarization Induced Optical Responses in a Two-Dimensional Ferroelectric Halide Perovskite2023

    • 著者名/発表者名
      Higashimura Chika、Yumoto Go、Yamada Takumi、Nakamura Tomoya、Harata Fuyuki、Hirori Hideki、Wakamiya Atsushi、Kanemitsu Yoshihiko
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 14 ページ: 8360~8366

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.3c02238

    • 査読あり
  • [学会発表] Bis(pyrrolidino)fullerenes as Electron Transport Materials for Tin Perovskite Solar Cells_2024

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakamura
    • 学会等名
      The 3rd Kyoto _ SKKU Perovskite International Research Collaboration Center (PIRCC) Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池への応用を指向したトリプチセン誘導体 の合成2024

    • 著者名/発表者名
      長谷川晃央・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      日本化学会第104春期年会
  • [学会発表] イソトリアザトルキセン骨格を有する正孔回収単分子膜材料の開発2024

    • 著者名/発表者名
      足立裕太・Minh Anh Truong・中村智也・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      日本化学会第104春期年会
  • [学会発表] ロダニン誘導体を単分子電子回収材料に用いたペロブスカイト太陽電池の特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      三宅悠季・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      日本化学会第104春期年会
  • [学会発表] Development of Squaraine-Based_Hole-Collecting Monolayer Materials_for Perovskite Solar Cells2024

    • 著者名/発表者名
      Shota Hira, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      日本化学会第104春期年会
  • [学会発表] ハイパースペクトルイメージングによる混合ハロゲン化物ペロブスカイトの光誘起相分離の研究2024

    • 著者名/発表者名
      大穀 裕介,山田 琢允,嶋崎愛,中村 智也,廣理 英基,若宮 淳志,金光 義彦
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] Snペロブスカイト/フラーレン誘導体界面における電荷移動と開放電圧向上のメカニズム2024

    • 著者名/発表者名
      佐藤 睦,山口 世力,薛 冬,長谷川 晃央,中村 智也,若宮 淳志,丸本 一弘
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] ビスピロリジノフラーレン誘導体を電子輸送材料に用いたスズペロブスカイト太陽電池2024

    • 著者名/発表者名
      中村 智也,永井 隆文,三宅 悠季,山田 琢允,金光 義彦,Minh Anh Truong,Richard Murdey,若宮 淳志
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] スズペロブスカイト太陽電池の大面積化のための成膜法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      原田 布由樹・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] Metal halides as surface modification layers for tin perovskite solar cells2024

    • 著者名/発表者名
      Chien-Yu Chen, Fuyuki Harata,Tomoya Nakamura, Minh Anh Truong,Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] Exploring the link between halide segregation and the performance and stability of wide bandgap perovskite solar cells2024

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Ai Shimazaki, Ryuji Kaneko, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会(JSAP EXPO Spring 2024)
  • [学会発表] Ultrafast spatiotemporal dynamics of room-temperature exciton spins in a two-dimensional layered halide perovskite2023

    • 著者名/発表者名
      Go Yumoto, Fumiya Sekiguchi, Ruito Hashimoto, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya and Yoshihiko Kanemitsu
    • 学会等名
      2023 MRS Spring Meeting(Materials Research Society)
    • 国際学会
  • [学会発表] 溶液処理によるスズ系ペロブスカイト半導体膜表面のSn4+混在比の低減2023

    • 著者名/発表者名
      原田 布由樹・中村 智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] 溶液処理によるスズ系ペロブスカイト半導体膜表面のSn4+種混在比の低減2023

    • 著者名/発表者名
      原田 布由樹・中村 智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] ロダニン骨格を用いた単分子電子回収材料の開発とペロブスカイト太陽電池への応用2023

    • 著者名/発表者名
      三宅 悠季・中村 智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] ICBAを用いたSnペロブスカイト太陽電池における電荷状態の解析2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 睦,山口 世力, 本橋 真優, 王 __, 中村 智也, 若宮 淳志, 丸本 一弘
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] 近赤外域ふく射熱を用いた低温脱水処理によるペロブスカイト太陽電池の高耐久化2023

    • 著者名/発表者名
      大橋昇、チョンミンアン、金子竜二、Richard Murdey、中村智也、若宮淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] カルボン酸基を有するトリポッド型正孔回収単分子膜材料の開発2023

    • 著者名/発表者名
      チョン ミンアン・船崎 司・赤塚 有杜・中村 智也・マーデイー リチャード・吉田 弘幸・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] スクアリン骨格を用いた正孔回収単分子膜材料の開発とペロブスカイト太陽電池への応用2023

    • 著者名/発表者名
      平 翔太・船崎 司・中村 智也・マーデイー リチャード・チョン ミンアン・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] ペロブスカイト太陽電池におけるハロゲン化物分離の定量化2023

    • 著者名/発表者名
      マーデイー リチャード・嶋崎 愛・金子 竜二・チョン ミンアン・中村 智也・若宮 淳志
    • 学会等名
      第20回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(第3回日本太陽光発電学会学術講演会)
  • [学会発表] 材料化学に基づいた高性能鉛フリーペロブスカイト太陽電池の開発2023

    • 著者名/発表者名
      中村 智也
    • 学会等名
      ペロブスカイト太陽電池の基礎と実用化に向けた最新技術 <オンラインセミナー>日本テクノセンター講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Charge States and Device Degradation Mechanisms in ICBA-containing Tin Per-ovskite Solar Cells Investigated by ESR Spectroscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sato, Seira Yamaguchi, Mayu Motohashi, Yihuang Wang, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya, and Kazuhiro Marumoto
    • 学会等名
      2023 International Conference on Solid State Devices and Materials (ssdm2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative Assessment of the Operational Stability and Extent of Halide Segregation in Wide Bandgap Perovskite Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Richard Murdey, Ai Shimazaki, Ryuji Kaneko, Ryuji Tsuji, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      Global Photovoltaic Conference 2023 (GPVC 2023)
    • 国際学会
  • [学会発表] 多脚型正孔回収単分子膜材料の開発とペロブスカイト太陽電池への応用2023

    • 著者名/発表者名
      チョン ミンアン・船崎 司・ユーベリッケ ルーカス バイト・能條 航・マーデイー リチャード・シュアイフェン フ・赤塚 有杜・中村 智也・塩谷 暢貴・長谷川 健・吉田 弘幸・鈴木 孝紀・若宮 淳志
    • 学会等名
      第33回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] スクアリン骨格を有する正孔回収単分子膜材料の開発とペロブスカイト太陽電池への応用2023

    • 著者名/発表者名
      平 翔太・船崎 司・中村 智也・マーデイー リチャード・赤塚 有杜・チョン ミンアン・吉田 弘幸・若宮 淳志
    • 学会等名
      第33回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 溶液処理によるスズ系ペロブスカイト半導体膜の表面構造修飾法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      原田布由樹・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第33回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] ロダニン骨格を用いた単分子膜材料の開発とペロブスカイト太陽電池の電子回収層への応用2023

    • 著者名/発表者名
      三宅悠季・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第33回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] ハイパースペクトルイメージングによるABX3型ペロブスカイト半導体の光誘起相分離の研究2023

    • 著者名/発表者名
      大穀裕介、山田琢允、嶋_愛、中村智也、金子竜二、廣理英基、若宮淳志、金光義彦
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 強誘電二次元ハライドペロブスカイトにおける第二高調波イメージング2023

    • 著者名/発表者名
      湯本 郷、原田 布由樹、中村 智也、若宮 淳志、金光 義彦
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] 材料化学アプローチによる鉛フリーペロブスカイト太陽電池の開発2023

    • 著者名/発表者名
      中村 智也、若宮 淳志
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次元強誘電ハライドペロブスカイトの自発分極が誘起する光学特性2023

    • 著者名/発表者名
      東村 智佳,湯本 郷,山田 琢允, 中村 智也,原田 布由樹,廣理 英基,若宮 淳志,金光 義彦
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 時空間分解発光分光による混晶ハライドペロブスカイト薄膜の光誘起相分離の研究2023

    • 著者名/発表者名
      大穀 裕介、山田 琢允、嶋_ 愛、中村 智也、金子 竜二、廣理 英基、若宮 淳志、金光 義彦
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Efficient Tin Perovskite Solar Cells Using High Purity Starting Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakamura
    • 学会等名
      Perovskite International Research Collaboration Center (PIRCC) Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of Tin Perovskite Film by Ink-jet Printing2023

    • 著者名/発表者名
      原田 布由樹・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      2023 International IRCCS-ILR-IRTG Symposium on “New Horizons of Molecular Functions”
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Monolayer Electron Collecting Materials Based on Thiazolidine Skeletons for Perovskite Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      三宅悠季・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      2023 International IRCCS-ILR-IRTG Symposium on “New Horizons of Molecular Functions”
    • 国際学会
  • [学会発表] Hole-Collecting Monolayer Materials based on Squaraine Skeletones for Perovskite Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Shota Hira, Minh Anh Truong, Tomoya Nakamura, Richard Murdey, Atsushi Wakamiya
    • 学会等名
      2023 International IRCCS-ILR-IRTG Symposium on “New Horizons of Molecular Functions”
    • 国際学会
  • [学会発表] トリプチシル基を有するメタルハライド誘導体の合成2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川晃央・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第50回典型元素化学討論会
  • [学会発表] ペロブスカイトパッシベーション材料への応用を指向したトリプチセン誘導体の合成2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川晃央・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第5回フロンティア太陽電池セミナー
  • [学会発表] スズペロブスカイト薄膜の大面積塗工に向けた成膜法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      原田 布由樹・中村智也・Minh Anh Truong・Richard Murdey・若宮淳志
    • 学会等名
      第5回フロンティア太陽電池セミナー

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公開日: 2024-12-25  

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